Kde by měly být umístěny tepelné bariéry uvnitř baterie EV?

Použití vynikající izolace na nesprávném místě může stále umožnit, aby teplo, plameny nebo výfukové plyny obcházely bariéru a šířily se baterií.

Izolace baterie by měla být umístěna podle předpokládané cesty šíření. Bariéry mezi buňkami se zaměřují na nejbližší sousední buňku, bariéry mezi moduly vytvářejí druhou úroveň oddělení, zatímco materiály na úrovni balení chrání kryty, kryty a citlivé elektrické zóny.

Robustní strategie prevence šíření tepla proto využívá umístění materiálu stejně pečlivě jako vlastnosti materiálu. Cílem není naplnit baterii izolací, ale přerušit nejdůležitější tepelné a elektrické cesty.

Kde by měly být instalovány bariéry mezi buňkami?

Pokud mají sousední články přímou tepelnou cestu, může jeden poškozený článek rychle přenést energii do svého souseda.

Umístěte bariéry mezi buňkami na rozhraní, kde si sousední buňky mohou vyměňovat nejvíce škodlivé teplo. U prizmatických a pouzdrových architektur může být potřeba, aby bariéra také vyhovovala bobtnání a kompresi buněk po celou dobu životnosti baterie.

Aspen Aerogels popisuje své produkty PyroThin specificky jako tepelné bariéry mezi buňkami pro pouzdrové a prizmatické baterie, které kombinují tepelnou ochranu s mechanickým chováním při stlačení baterie.^[1]

Kam by měly směřovat bariéry mezi moduly?

Zastavení přímého vedení mezi články nezaručuje, že tepelná událost nemůže zasáhnout jiný modul přes konstrukční díly, odvětrávané plyny nebo plameny.

Použijte oddělení na úrovni modulu k přerušení další cesty šíření. Geometrie bariéry by měla vzít v úvahu stěny modulů, mezery, konstrukční rozhraní a pravděpodobný směr ventilace, spíše než prosté umístění desky mezi dvě pouzdra modulu.

Saint-Gobain identifikuje tepelné podložky pro tlumení buněk a umístění mezi moduly, což ilustruje, jak může bariérová strategie přesahovat jednotlivé buňky.^[2]

Potřebuje víko baterie tepelnou izolaci?

Bariérová strategie zaměřená pouze mezi články může ponechat kryt balení vystavený proudovým plamenům, horkým plynům a vymrštěným částicím.

Vyhodnoťte víko balení a kryt jako samostatné zóny tepelné ochrany. UL Solutions poznamenává, že tepelný únik baterie může produkovat plamen podobný proudění, tlak a částice schopné erodovat materiál ochranného krytu.^[3]

To je důvod, proč by izolace mezi buňkami a ochrana krytu neměly být považovány za vzájemně zaměnitelné. Tepelná a mechanická expozice mohou být velmi odlišné.

Jak by měli inženýři rozhodnout o umístění bariéry?

Přidání izolace všude může zvýšit hmotnost, náklady a kompresi bez ovládání dominantního mechanismu šíření.

Před definováním vyseknutých dílů zmapujte tepelnou událost. Identifikujte iniciační článek, sousední články, směr ventilace, hranice modulu, přípojnice, chladicí konstrukce, kryt obalu a potenciální cesty plamene nebo plynu.

Tloušťku a materiál bariéry pak lze optimalizovat pro každé místo, spíše než nutit jednu izolační vrstvu, aby vykonávala každou funkci.

Potřebujete pomoc s přeměnou uspořádání baterie na vyřezávané izolační díly?

Pošlete Fuqiang své uspořádání buněk, výkres modulu, dostupné mezery, směr odvětrávání a požadavky na izolaci. Náš technický tým může zkontrolovat umístění bariér mezi buňkami, moduly a balíčky a připravit vzorky pro validaci.

FAQ

Kam by měla jít izolace mezi články baterie?

Mělo by být umístěno na rozhraních buněk, kde může snížit přenos tepla do sousedních článků a zároveň se přizpůsobit požadované kompresi a pohybu článku.

Co je tepelná bariéra mezi buňkami?

Je to materiál umístěný mezi sousední články, aby se snížil přenos tepla a pomohl zabránit tepelné události v jedné buňce, aby spustila další.

Co je to bariéra mezi moduly?

Je to tepelná nebo protipožární ochrana umístěná mezi bateriovými moduly, která pomáhá omezit šíření za postižený modul.

Měla by izolace baterie EV pokrývat celé balení?

Ne nutně. Umístění bariéry by mělo být spojeno s tepelnými, plamennými, elektrickými a ventilačními riziky. Přidání materiálu tam, kde poskytuje malou ochranu, může zbytečně zvýšit hmotnost a náklady.

Je izolace mezi buňkami dostatečná k zastavení šíření tepla?

Ne vždy. Návrh obalu musí také vzít v úvahu ventilační plyny, plameny, konstrukční vedení, ohraničení modulu a ochranu krytu.

15letá perspektiva automobilového kabelového svazku a EV baterie

Po 15 letech práce s automobilovými elektrickými systémy přistupuji k izolaci baterií podobně jako k ochraně kabelů: umístěte ochranu tam, kam skutečně putuje energie při selhání. Správné umístění může být stejně důležité jako tepelná vodivost nebo teplotní schopnost vytištěná na materiálovém listu.

Autoritativní reference

[1] Aspen Aerogels — tepelné bariéry mezi buňkami pro baterie EV

[2] Saint-Gobain — Tepelné podložky pro články a moduly řady TRP

[3] Řešení UL — Vyhodnocení tepelného úniku v krytu baterie