Airgel vs Mica: kumb on parem EV aku termilise kaitse jaoks?

Vale soojusbarjääri valimine võib võimaldada ühest rikkis liitiumioonelemendi soojusel kiiremini jõuda naaberrakkudeni, suurendades rakkudevahelise termilise leviku ohtu.

Airgel on üldiselt parem, kui disaini prioriteediks on õhukese ja kerge kihi maksimaalne soojusisolatsioon, samas kui vilgukivi on tugevam, kui esmatähtsaks on elektriisolatsioon, konstruktsiooni stabiilsus ja kõrge temperatuuriga barjääri jõudlus. Paljude elektrisõidukite akude puhul pole parim lahendus ühe materjali universaalne valimine, vaid iga materjali kasutamine seal, kus selle omadused lahendavad konkreetse soojus- ja elektririski.

Mis on peamine erinevus Airgeli ja Vilgukivi vahel?

Aerogeeli ja vilgukivi käsitlemine vahetatavate isolatsioonimaterjalidena võib põhjustada tarbetut paksust, kaalu, maksumust või ebapiisavat kaitset aku kriitilistes kohtades.

Valige aerogeel peamiselt soojusisolatsiooniks ja vilgukivi peamiselt tugevate soojus-elektribarjääri rakenduste jaoks. Aerogeli ülipoorne struktuur pärsib soojusülekannet ülitõhusalt, vilgukivi pakub aga suurepäraseid dielektrilisi omadusi ja jääb mõõtmetelt stabiilseks ka kõrgetel temperatuuridel.

Eristamine muutub eriti oluliseks termilise põgenemise ajal. UL Solutions märgib, et elektrisõidukite aku termilised sündmused võivad hõlmata äärmiselt kõrgeid temperatuure, leeke, rõhku ja väljapaiskuvaid osakesi, mis tähendab, et materjali valimisel tuleb arvestada rohkema kui ühe soojusjuhtivuse väärtusega.^[1]

Kas Airgel on rakkudevahelise termilise kaitse jaoks parem?

Ilma tihedalt pakitud elementide vahelise piisava isolatsioonita võib ühest rikkis elemendist vabanev soojus kiiresti kanduda naaberrakkudesse ja aidata kaasa levimisele läbi mooduli.

Aerogeelil põhinevad tõkked on eriti atraktiivsed seal, kus insenerid vajavad minimaalse paksuse ja kaaluga tugevat soojustakistust. Nende poorne struktuur piirab tahke ja gaasilise soojusjuhtivust, võimaldades suhteliselt õhukestel tõketel aeglustada soojusülekannet naaberpindade vahel.

See muudab aerogeeli eriti oluliseks suure energiatihedusega moodulite rakkudevaheliste barjääride jaoks , kus iga pakendiruumi millimeeter on oluline.

Millal on vilgukivi parem kui aerogeel?

Ainuüksi soojusisolatsioonist ei pruugi piisata siinide, kõrgepingeühenduste, moodulite kaante ja muude kohtade ümber, kus elektriisolatsioon ja mehaaniline stabiilsus on sama olulised.

Vilgukivi on sageli tugevam valik, kui komponent peab tagama nii kõrge temperatuuritõkke kui ka töökindla dielektrilise isolatsiooni. Seda saab töödelda lehtedeks ja kohandatud stantsitud osadeks mooduli, siini, korpuse ja kõrgepinge isolatsioonikonstruktsioonide jaoks.

See muudab vilgukivi eriti kasulikuks HV siinide, pistikute, elektriliideste, moodulipiiride ja paketitaseme kaitsealade läheduses.

Airgel vs Vilgukivi: milline materjal toimib paremini?

Materjalide valimine ühest spetsifikatsioonist (nt maksimaalne temperatuur) võib varjata olulisi erinevusi soojusjuhtivuses, survekäitumises, dielektrilises jõudluses, paksuses ja mehaanilises vastupidavuses.

Võrrelge materjale vastavalt nende tegelikule funktsioonile akus, selle asemel, et otsida üht universaalset võitjat. Rakkude eraldajal on väga erinevad nõuded kui HV siinitõkkele või korpuse isolatsioonikomponendile.

Kas aerogeeli ja vilgukivi saab koos kasutada?

Ühe isolatsioonimaterjali sundimine täitma kõiki soojus-, elektri- ja mehaanilisi funktsioone võib tekitada ebatõhusa aku ja suurendada materjalikulusid ilma ohutust parandamata.

Hübriidne isolatsiooniarhitektuur võib kasutada aerogeeli rakkude ja vilgukivi elektriliselt või mehaaniliselt nõudlike piirkondade läheduses. See võimaldab inseneridel kasutada aerogeeli, kus soojustakistus paksuseühiku kohta on kõige olulisem, ja vilgukivi, kus dielektriline ja struktuurne barjääri jõudlus muutub kriitiliseks.

Näiteks võib akumoodul kasutada elementide vahel aerogeeli komposiiti, kasutades samal ajal pressitud vilgukivi komponente siinide, kõrgepingeühenduste, mooduli kaante või korpuse liideste ümber.

Kuidas peaksid insenerid valima aerogeeli ja vilgukivi vahel?

Soojusbarjääri valimine enne raku keemia, levimiskäitumise, olemasoleva tühimiku, survekoormuse, pinge ja ümbritsevate komponentide mõistmist võib pärast moodulite testimist viia kuluka ümberkujundamiseni.

Esmalt määratlege rikke stsenaarium, seejärel valige materjal ja paksus, mis vastab vajalikule soojus-, elektri- ja mehaanilisele jõudlusele. Prototüübi osad tuleks lõpuks valideerida vastavatel lahtri-, mooduli- ja paketitasanditel.

UL Solutions viib läbi elektrisõidukite akude soojuslevi katseid elemendist paketi tasemele ning hindab levimisvastaste tõkete ja isolatsioonimaterjalide tõhusust.^[2] SAE J2464 käsitleb ka elektri- ja hübriidsõidukite akude kuritarvitamise katseid tingimustes, mis jäävad nende tavapärasest tööpiirkonnast kaugemale.^[3]

Kas vajate EV akuprojekti jaoks kohandatud aerogeeli või vilgukivi osi?

Fuqiang saab toetada kohandatud aku isolatsioonikomponente vastavalt teie elemendile, moodulile, pakendile, siinile, pistikule ja kõrgepinge juhtmestiku paigutusele. Saada meile oma joonis, vajalik paksus, töötemperatuur, pinge ja paigalduskoht materjali valikuks või näidise hindamiseks.

KKK

Kas aerogeel on EV akude jaoks parem kui vilgukivi?

Mitte universaalselt. Airgeel on üldiselt tugevam kõrge efektiivsusega soojusisolatsiooni jaoks, samas kui vilgukivi on eriti väärtuslik siis, kui on vaja ka elektriisolatsiooni ja konstruktsiooni soojustõkke jõudlust.

Kus kasutatakse aerogeeli EV akus?

Aerogeeli komposiite kasutatakse tavaliselt tihedate termilise tõkkega kohtades, näiteks akuelementide vahel või moodulite ümber , kus soojusülekande piiramine on kriitiline.

Kus kasutatakse vilgukivi EV akudes?

Vilgukivi komponente saab kasutada moodulite, siinide, kõrgepingeühenduste, akukatete ja korpuse liideste ümber , mis nõuavad soojus- ja elektriisolatsiooni.

Kas vilgukivi võib peatada aku termilise jooksmise?

Vilgukivi ei peata elektrokeemilist termilist põgenemist rikkis rakus. See võib moodustada osa tõkkesüsteemist, mis on kavandatud viivitama soojuse ja leegi levimist ümbritsevatele komponentidele.

Kas aerogeel võib täielikult ära hoida termilise põgenemise levikut?

Ei tohiks eeldada, et ükski materjal ei takista levikut täielikult ilma süsteemitaseme valideerimiseta. Tõkke jõudlus sõltub materjali konstruktsioonist, paksusest, rakkude keemiast, vahekaugusest, kokkusurumisest, soojusvoost, õhutustest ja pakendi arhitektuurist.

15-aastane autotööstuse juhtmestiku perspektiiv

Pärast 15 aastat töötamist autode juhtmestike ja EV elektrisüsteemidega näen aku isolatsiooni osana terviklikust kõrgepingearhitektuurist – mitte isoleeritud materiaalsest otsusest. Airgel suudab juhtida soojusülekannet rakkude ümber, vilgukivi aga tagab tugeva termilise ja elektrilise eraldamise siinide, HV-pistikute ja juhtmeliideste ümber.

Seetõttu pole parim materjal lihtsalt aerogeel või vilgukivi. Materjal, paksus, geomeetria ja asukoht vastavad õigesti aku tegelikule rikkerežiimile.

Autoriteetsed viited

[1] UL-lahendused – akukambri termilise äravoolu (BETR) hindamine

[2] UL Solutions — elektrisõidukite aku kuritarvitamine, tulekahju, termiline ja jõudluse testimine

[3] SAE International — J2464 elektrisõidukite aku väärkasutuse testimine