Ποιο Thermal Runaway Barrier είναι καλύτερο για μπαταρίες EV: Mica, Airgel ή Ceramic Composite; 

Η επιλογή ενός φράγματος θερμικής διαφυγής μπαταρίας EV μόνο με βάση τη μέγιστη θερμοκρασία μπορεί να αφήσει το πακέτο ευάλωτο στη διάδοση από κύτταρο σε κύτταρο, πίδακες φλόγας, διάβρωση σωματιδίων ή ηλεκτρική βλάβη.

Το σωστό υλικό εξαρτάται από το πού είναι εγκατεστημένο το φράγμα και τι πρέπει να κάνει τόσο κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας της μπαταρίας όσο και κατά τη διάρκεια ενός θερμικού συμβάντος. Το Airgel είναι ιδιαίτερα ελκυστικό για λεπτή θερμική αντίσταση κυψέλης σε κυψέλη, η μαρμαρυγία παρέχει ισχυρή ηλεκτρική μόνωση και μόνωση υψηλής θερμοκρασίας, ενώ τα κεραμικά σύνθετα υλικά μπορούν να παρέχουν ισχυρή πυρκαγιά και θερμική προστασία σε εφαρμογές σε επίπεδο μονάδων και πακέτων.

Επομένως, δεν υπάρχει καθολικός νικητής στη σύγκριση αεροτζελ και μαρμαρυγίας . Ένας μηχανικός μπαταριών θα πρέπει πρώτα να καθορίσει τη θερμική έκθεση, το πάχος, τη συμπίεση, τις απαιτήσεις για διηλεκτρισμό και τη θέση εγκατάστασης πριν επιλέξει το υλικό.

Πώς διαφέρουν τα φράγματα Mica, Airgel και Ceramic Composite Barriers;

Η αντικατάσταση ενός υλικού με ένα άλλο στη θερμική αγωγιμότητα και μόνο μπορεί να λύσει ένα πρόβλημα ενώ δημιουργεί πρόβλημα συσκευασίας, συμπίεσης ή ηλεκτρικής μόνωσης.

Συγκρίνετε τα υλικά κατά συνάρτηση αντί για όνομα υλικού. Το Airgel μπορεί να παρέχει υψηλή θερμική αντίσταση σε ένα λεπτό χώρο κυψέλης σε κυψέλη. Η μαρμαρυγία είναι ευρέως κατάλληλη για ηλεκτρική μόνωση και πυρίμαχα φράγματα. Τα σύνθετα υλικά με βάση το κεραμικό γίνονται ελκυστικά όπου η σοβαρή θερμική έκθεση και η απόδοση των δομικών φραγμών έχουν σημασία.

Πότε είναι καλύτερο το Airgel από το Mica μεταξύ των κυττάρων της μπαταρίας;

Η χρήση ενός φραγμού που μεταφέρει υπερβολική θερμότητα σε ένα στενό κενό κυψέλης μπορεί να επιτρέψει σε ένα αποτυχημένο κελί να θερμάνει τον γείτονά του αρκετά γρήγορα ώστε να συμβάλει στη διάδοση.

Το Airgel γίνεται ιδιαίτερα ενδιαφέρον όταν η υψηλή θερμική αντίσταση πρέπει να ταιριάζει σε ένα λεπτό χώρο κυψέλης σε κυψέλη. Τα εμπορικά φράγματα αερογέλης EV μπορούν επίσης να κατασκευαστούν γύρω από τη συμπεριφορά συμπίεσης, έτσι ώστε το επίθεμα να λειτουργεί κατά τη διάρκεια της φυσιολογικής διόγκωσης των κυττάρων καθώς και κατά τη διάρκεια ενός μη φυσιολογικού θερμικού συμβάντος.^[1]

Η Aspen Aerogels έχει αναφέρει ένα παράδειγμα mini-module που χρησιμοποιεί δύο πρισματικά κύτταρα 62 Ah με φράγμα PyroThin 2,35 mm σε καταπόνηση περίπου 50%. Η γειτονική κυψέλη δεν εισήλθε σε θερμική διαφυγή στη συγκεκριμένη δοκιμή, αν και ο Aspen σημειώνει ρητά ότι η εγκατάσταση απομόνωσε ορισμένες δευτερεύουσες οδούς διάδοσης που βρέθηκαν σε ένα πλήρες πακέτο.^[2]

Αυτό το αποτέλεσμα δεν πρέπει να μετατραπεί σε έναν γενικό «κανόνα αερογέλης 2,35 mm». Η χημεία των κυττάρων, η ενέργεια, η απόσταση, η συμπίεση και οι μηχανισμοί διάδοσης διαφέρουν ανάλογα με το σχεδιασμό της μπαταρίας.

Πότε είναι καλύτερες επιλογές τα μίκα και τα κεραμικά σύνθετα υλικά;

Η χρήση ενός μαλακού υλικού συμπίεσης κυψελών παντού μπορεί να αφήσει τους ζυγούς, τα όρια των μονάδων ή τα καλύμματα πακέτων χωρίς το ηλεκτρικό ή δομικό φράγμα που απαιτούν.

Χρησιμοποιήστε μίκα ή κεραμικά σύνθετα υλικά όπου ο σχεδιασμός χρειάζεται ηλεκτρική μόνωση υψηλής θερμοκρασίας, αντοχή στη φωτιά ή ένα πιο δομικά σταθερό φράγμα. Η μαρμαρυγία μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη γύρω από αγωγούς HV, ράβδους ζυγών, δομές μονάδων και μόνωση σε επίπεδο συσκευασίας.

Τα κεραμοποιήσιμα σύνθετα σιλικόνης παρέχουν μια άλλη οδό. Η Saint-Gobain, για παράδειγμα, απαριθμεί προϊόντα σιλικόνης με δυνατότητα κεραμίωσης για θερμικά προστατευτικά από κυψέλη σε κυψέλη και προστασία συσκευασίας, αποδεικνύοντας ότι ένα σύστημα σχηματισμού κεραμικών μπορεί να συνδυάσει την ευελιξία κατά τη συναρμολόγηση με ένα προστατευτικό φράγμα κατά τη διάρκεια έντονης έκθεσης σε θερμότητα.^[3]

Πώς πρέπει να επιλέξετε ένα θερμικό φράγμα διαφυγής;

Η αγορά του υλικού με τον πιο εντυπωσιακό ισχυρισμό θερμοκρασίας δεν αποδεικνύει ότι η μπαταρία θα αντισταθεί στη θερμική διάδοση.

Προσδιορίστε την πραγματική έκθεση σε αστοχία και επικυρώστε την τελική κατασκευή. Λάβετε υπόψη τη χημεία των κυττάρων, τη θέση φραγμού, το διαθέσιμο πάχος, τη συμπίεση, τη διηλεκτρική απόδοση, την έκθεση στη φλόγα, την πρόσκρουση των σωματιδίων και τα παρακείμενα υλικά.

Η UL Solutions σημειώνει ότι ένα συμβάν θερμικής φυγής μπορεί να περιλαμβάνει υψηλή θερμοκρασία, πίεση, φλόγες που μοιάζουν με πίδακες και εκτοξευόμενα σωματίδια ικανά να διαβρώσουν προστατευτικά υλικά. Η δοκιμή UL 2596 αναπτύχθηκε για τον έλεγχο της απόδοσης του υλικού έναντι αυτών των συνδυασμένων κινδύνων.^[4]

Συγκρίνετε φράγματα Mica, Airgel και κεραμικών μπαταριών;

Στείλτε στον Fuqiang τη μορφή κυψέλης, τη θέση φραγμού, το διαθέσιμο πάχος, την απαίτηση συμπίεσης και τον στόχο θερμικής προστασίας. Η ομάδα μηχανικών μας μπορεί να εξετάσει τις επιλογές κομμένων υλικών και να προετοιμάσει πρωτότυπα δείγματα για επικύρωση της μπαταρίας.

FAQ

Είναι το airgel καλύτερο από το μίκα για μπαταρίες EV;

Όχι καθολικά. Το Airgel είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για λεπτά θερμικά φράγματα κυψέλης σε κυψέλη, ενώ η μαρμαρυγία μπορεί να είναι πλεονεκτική όπου η ηλεκτρική μόνωση, η δομική σταθερότητα και η προστασία σε υψηλές θερμοκρασίες αποτελούν προτεραιότητα.

Τι είναι ένα εναλλακτικό φύλλο μαρμαρυγίας για μόνωση μπαταρίας;

Ανάλογα με την εφαρμογή, εναλλακτικές λύσεις μπορεί να περιλαμβάνουν φράγματα αερογέλης, σύνθετα υλικά σιλικόνης με δυνατότητα κεραμοποίησης και άλλα συστήματα μόνωσης με βάση το κεραμικό. Η αντικατάσταση πρέπει να επιλέγεται με βάση τη λειτουργία και όχι μόνο το πάχος.

Μπορεί ένα θερμικό φράγμα να σταματήσει τη θερμική διαφυγή της μπαταρίας;

Ένα φράγμα δεν σταματά την ηλεκτροχημική αστοχία μέσα στην κυψέλη εκκίνησης. Ο ρόλος του είναι να μειώνει τη θερμότητα και άλλες οδούς διάδοσης, έτσι ώστε τα γειτονικά κύτταρα να είναι λιγότερο πιθανό να εισέλθουν σε θερμική διαφυγή.

Ποιο είναι το καλύτερο υλικό για θερμική προστασία από κύτταρο σε κύτταρο;

Δεν υπάρχει παγκόσμιο καλύτερο υλικό. Η χημεία των κυττάρων, το διαθέσιμο κενό, η συμπίεση, η θερμική έκθεση και η αρχιτεκτονική του πακέτου καθορίζουν το κατάλληλο εμπόδιο.

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν η μαρμαρυγία και το airgel στην ίδια μπαταρία;

Ναί. Ένα πακέτο μπορεί να χρησιμοποιεί αερογέλη μεταξύ κυψελών και μαρμαρυγίας ή άλλη μόνωση υψηλής θερμοκρασίας σε θέσεις μονάδας, ζυγού ή περιβλήματος, όταν οι απαιτήσεις μηχανικής δικαιολογούν μια στρατηγική υβριδικού υλικού.

Προοπτική μόνωσης καλωδίων καλωδίων και ηλεκτρικών οχημάτων 15 ετών

Μετά από 15 χρόνια εργασίας γύρω από τις καλωδιώσεις των αυτοκινήτων και την ηλεκτρική μόνωση EV, έμαθα ότι η προστασία από τη θερμική διαφυγή πρέπει να σχεδιάζεται με βάση τη θέση και τον τρόπο αστοχίας, όχι από τη φήμη των υλικών. Τα ισχυρότερα πακέτα μπαταριών χρησιμοποιούν συχνά διαφορετικά υλικά για θερμική αντίσταση σε επίπεδο κυψέλης, ηλεκτρική μόνωση HV και πυροπροστασία σε επίπεδο συσκευασίας.

Έγκυρες Αναφορές

[1] Aspen Aerogels — PyroThin Cell-to-Cell Thermal Runaway Barriers

[2] Aspen Aerogels — Δοκιμή θερμικής διάδοσης από κύτταρο σε κύτταρο

[3] Saint-Gobain — Προστασία πυρκαγιάς και θερμικής διάδοσης μπαταρίας EV

[4] UL Solutions — Αξιολόγηση θερμικής διαφυγής περιβλήματος μπαταρίας