کاربرد فوم سیلیکون در باتری های انرژی جدید خودرو

مواد فوم سیلیکونی (همچنین به عنوان فوم سیلیکونی/سیلیکون فومدار شناخته می‌شود) یک الاستومر پلیمری متخلخل، کم چگالی و تراکم‌پذیر است که از مواد خامی مانند صمغ خام لاستیک سیلیکونی، پرکننده‌ها، شتاب‌دهنده‌های ولکانیزاسیون و عوامل کف‌ساز ساخته می‌شود. پس از اختلاط یکنواخت طی فرآیند خاصی تحت فشار و دمای بالا تولید می شود. با دارا بودن خاصیت ارتجاعی بالای لاستیک سیلیکونی و عایق صدا و خواص جذب ضربه مواد فوم، کاربردهای گسترده ای در زندگی روزمره پیدا می کند و اغلب به عنوان پدهای لرزشگیر، واشرهای آب بندی، مواد جاذب صدا، مواد لایه عایق و مواد عایق حرارتی در صنعت هواپیمایی عمل می کند. با توجه به ساختار سلولی، فوم های سیلیکونی آلی به انواع سلول بسته، سلول باز و مخلوط طبقه بندی می شوند.

مواد فوم سیلیکونی آلی فوم سلول بسته دارای جذب شوک عالی، بافر، عایق صدا، عایق حرارت، و ویژگی های بازدارنده شعله و ضد انفجار است. در زمینه خودرو، عمدتا برای لوله های فوم عایق حرارتی در تهویه مطبوع خودرو، جذب شوک خودرو و واشرهای آب بندی سیلیکونی فوم شده برای باتری های خودروهای انرژی جدید استفاده می شود. در حال حاضر، بسیاری از مواد داخلی خودرو، مانند کف، سقف، فرمان و صندلی خودرو، از مواد فوم پلی اورتان هستند. از یک طرف، فناوری مواد فوم پلی اورتان نسبتاً بالغ است و عملکرد آنها مطابق با استانداردهای استفاده است. از سوی دیگر، قیمت مواد فوم پلی یورتان نسبتا پایین است. با این حال، مواد فوم پلی یورتان مقاومت آب و هوایی ضعیفی دارند، قابل اشتعال هستند و در هنگام احتراق مقدار زیادی گازهای سمی مضر برای بدن انسان آزاد می کنند. بنابراین، با ترویج مواد فوم سیلیکونی آلی و بهبود درک مردم از آنها، انتظار می رود در آینده مواد فوم سیلیکونی آلی جایگزین مواد فوم پلی اورتان سنتی شوند.

سیلیکون عایق حرارت نوعی سیلیکون است که از مواد خامی مانند پشم شیشه فوق ریز بدون قلیایی، لاستیک سیلیکون ولکانیزه دمای اتاق، سیلیس دود، اکسید آهن و روغن سیلیکون هیدروکسیل تهیه می شود.

محصول قاب بافر عایق حرارتی سیلیکونی دارای عملکرد بافر و عایق حرارتی است و می تواند در زمینه حفاظت حرارتی باتری های لیتیومی در وسایل نقلیه انرژی جدید اعمال شود.

ویژگی های فوم سیلیکونی:

چگالی فوم سیلیکونی.

چگالی ماتریس فوم سیلیکونی 1.17 گرم بر سانتی متر⊃3 است. با این حال، از طریق عملیات کف کردن، چگالی مواد فوم سیلیکونی آلی در حال حاضر تهیه شده در فرآیندهای بالغ می تواند به 0.16 - 0.20 g/cm⊃3 باشد، که می تواند برای قطعاتی مانند صندلی ماشین و پشتی سر استفاده شود. در حالی که مواد فوم لاستیکی سیلیکونی معمولی (با چگالی 0.45 g/cm³) به طور گسترده برای پر کردن شکاف در قطعات آب بندی و جذب ضربه استفاده می شود.

عملکرد ضد شعله فوم سیلیکون.

بر اساس داده های تحقیقات تجربی علمی، فوم سیلیکونی با مواد بازدارنده شعله اضافه شده دارای عملکرد بازدارنده شعله عالی است و درجه بازدارنده شعله می تواند به UL94-V0 برسد. هنگامی که برای وسایل نقلیه الکتریکی اعمال می شود، می تواند به طور موثر مشکلات ناشی از احتراق را کاهش دهد.

عملکرد عایق الکتریکی فوم سیلیکون.

با افزایش مقدار پرکننده های فیزیکی، مقاومت حجمی و مقاومت سطحی لاستیک سیلیکونی کاهش می یابد و ثابت دی الکتریک و ضریب تلفات دی الکتریک به طور کلی تمایل به افزایش دارند. مشاهده می شود که افزودن پرکننده های فیزیکی تا حدی به عملکرد عایق الکتریکی لاستیک سیلیکونی آسیب می رساند.

کاربرد فوم سیلیکون در صنعت خودروهای الکتریکی:

سلول باتری منبع انرژی وسایل نقلیه الکتریکی خالص است. خطرات ایمنی بالقوه سلول های باتری به طور جدی ایمنی کل وسیله نقلیه را به خطر می اندازد. هنگامی که سلول باتری کار می کند، مقدار مشخصی گرما تولید می کند. تحت دماهای مختلف، می تواند اثر انبساط و انقباض حرارتی خاصی ایجاد کند و در نتیجه سلول باتری را گسترش دهد. اصطکاک طولانی مدت شبکه خازنی بین سلول های باتری احتمالاً باعث آسیب سلول باتری و منجر به خرابی باتری و در موارد شدید حتی خارج از کنترل می شود. علاوه بر این، ولتاژ خروجی بسته باتری به بالای 200 ولت می رسد و لازم است که قاب باتری باید آب بندی و ضد آب باشد تا از ورود آب و اتصال کوتاه جلوگیری شود. درجه ضد آب کیف باتری برای رسیدن به IP67 لازم است.

فوم سیلیکون دارای ویژگی های بازیابی فشرده سازی بالایی است که از تغییر شکل ناشی از انبساط حرارتی و انقباض سلول های باتری در طول فرآیند شارژ و دشارژ جلوگیری می کند. دارای دوام عالی، تراکم پذیری کم، جذب ضربه و مقاوم در برابر شعله (درجه UL 94 V0) است. در عین حال، سیلیکون همچنین دارای عملکرد ضد آب خوب و خواص زیر است، بنابراین به طور گسترده ای در عایق حرارتی بافر و آب بندی قاب سلول های باتری انرژی جدید استفاده می شود.

در دماهای مختلف، عملکرد فوم سیلیکون پایدار است و عملکرد حلقه های آب بندی محصول پایدار است.

آب بندی عالی ضد آب، اطمینان از عدم نفوذ آب در هنگام استفاده از محصول در خارج از منزل.

اتلاف کم فشار طولانی مدت، داشتن توانایی خاصی برای مقاومت در برابر تغییر شکل فشاری.

عملکرد عالی در برابر شعله، به طور موثر از خطرات ناشی از اثر حرارتی در حین کار باتری جلوگیری می کند.

ضخامت و سختی را می توان با توجه به استانداردهای مختلف طراحی کرد. حلقه آب بندی باید به خوبی با محفظه مطابقت داشته باشد و تنش کم داشته باشد و به طور موثر از خم شدن و برآمدگی حلقه آب بندی جلوگیری کند.

اصل کار استفاده از ورقه های سیلیکونی رسانای حرارتی در باتری های لیتیومی خودروهای انرژی جدید: از آنجایی که اختلاف دمای داخل بسته باتری در 5 درجه سانتیگراد کنترل نمی شود، یک ورق سیلیکونی رسانای حرارتی باید به بالا و پایین بسته باتری وصل شود. ورق سیلیکونی رسانای حرارتی سپس دما را به پوسته آلومینیومی بیرونی هدایت می کند، اختلاف دمای کل ماژول باتری را در 5 درجه سانتیگراد کنترل می کند، نیازهای طراحی بسته باتری را برآورده می کند، بنابراین عمر بسته باتری را طولانی تر می کند و عملکرد را در حین رانندگی پایدارتر می کند.

بین باتری ها و بین باتری ها و لوله ها، پر کردن صفحات سیلیکونی رسانای حرارتی با عایق الکتریکی خوب و هدایت حرارتی می تواند نقش های زیر را ایفا کند:

تغییر فرم تماس بین باتری و لوله دفع گرما از تماس خطی به تماس سطحی.

کمک به افزایش دما بین باتری های تکی؛

کمک به افزایش ظرفیت حرارتی کلی بسته باتری و در نتیجه کاهش میانگین دمای کلی.