Airgel vs Mica: kumpi on parempi EV-akun lämpösuojaukseen?

Väärän lämpösulun valinta voi mahdollistaa sen, että yhdestä viallisesta litiumionikennosta peräisin oleva lämpö saavuttaa viereiset solut nopeammin, mikä lisää riskiä, ​​että lämpö leviää solusta toiseen.

Airgel on yleensä parempi, kun suunnittelun prioriteetti on maksimaalinen lämmöneristys ohuessa, kevyessä kerroksessa, kun taas kiille on vahvempaa, kun sähköeristys, rakenteellinen vakaus ja korkean lämpötilan esteen suorituskyky ovat etusijalla. Monissa sähköautojen akuissa paras ratkaisu ei ole valita yhtä materiaalia yleisesti, vaan käyttää jokaista sellaista, jossa sen ominaisuudet ratkaisevat tietyn lämpö- ja sähköriskin.

Mikä on tärkein ero Airgelin ja Mican välillä?

Aerogeelin ja kiillen käsitteleminen vaihdettavina eristysmateriaaleina voi johtaa tarpeettomaan paksuuteen, painoon, kustannuksiin tai riittämättömään suojaukseen kriittisissä paikoissa akun sisällä.

Valitse aerogeeli ensisijaisesti lämmöneristykseen ja kiille ensisijaisesti kestäviin lämpösähköisiin suojasovelluksiin. Aerogelin erittäin huokoinen rakenne vaimentaa lämmönsiirtoa erittäin tehokkaasti, kun taas kiille tarjoaa erinomaiset dielektriset ominaisuudet ja pysyy mitoiltaan vakaana ankarissa lämpötiloissa.

Erotus tulee erityisen tärkeäksi lämpökarkaamisen aikana. UL Solutions huomauttaa, että sähköajoneuvojen akkujen lämpötapahtumat voivat sisältää erittäin korkeita lämpötiloja, liekkejä, painetta ja sinkoutuneita hiukkasia, mikä tarkoittaa, että materiaalin valinnassa on otettava huomioon enemmän kuin yksi lämmönjohtavuusarvo.^[1]

Onko Airgel parempi solujen väliseen lämpösuojaukseen?

Ilman riittävää eristystä tiiviisti pakattujen kennojen välillä, yhden viallisen kennon vapauttama lämpö voi siirtyä nopeasti viereisiin kennoihin ja edistää etenemistä moduulin läpi.

Aerogeelipohjaiset esteet ovat erityisen houkuttelevia, kun insinöörit tarvitsevat vahvaa lämmönkestävyyttä minimaalisella paksuudella ja painolla. Niiden huokoinen rakenne rajoittaa kiinteän ja kaasumaisen lämmön johtumista, jolloin suhteellisen ohuet esteet hidastavat lämmönsiirtoa viereisten pintojen välillä.

Tämä tekee aerogeelistä erityisen merkityksellisen korkean energiatiheyden moduulien solujen välisissä esteissä , joissa jokainen pakkaustilan millimetri on tärkeä.

Milloin kiille on parempi kuin aerogel?

Pelkkä lämpöeristys ei välttämättä riitä kiskojen, suurjänniteliitäntöjen, moduulikansien ja muiden paikkojen ympärille, joissa sähköinen eristys ja mekaaninen stabiilisuus ovat yhtä tärkeitä.

Kiille on usein vahvempi valinta, kun komponentin on tarjottava sekä korkean lämpötilan este että luotettava dielektrinen eristys. Se voidaan jalostaa levyiksi ja räätälöityiksi puristetuiksi osiksi moduuli-, virtakisko-, kotelo- ja suurjänniteeristysrakenteita varten.

Tämä tekee kiillestä erityisen hyödyllisen HV-kiskojen, liittimien, sähköliitäntöjen, moduulien rajojen ja pakkaustason suoja-alueiden lähellä.

Airgel vs Mica: mikä materiaali toimii paremmin?

Materiaalien valitseminen yhdestä spesifikaatiosta, kuten maksimilämpötilasta, voi piilottaa tärkeitä eroja lämmönjohtavuudessa, puristuskäyttäytymisessä, dielektrisessä suorituskyvyssä, paksuudessa ja mekaanisessa kestävyydessä.

Vertaa materiaaleja niiden todellisen toiminnan mukaan akun sisällä sen sijaan, että etsit yhtä yleistä voittajaa. Kennoerottimella on hyvin erilaiset vaatimukset kuin HV-virtakiskoesteellä tai kotelon eristekomponentilla.

Voidaanko Airgeliä ja Micaa käyttää yhdessä?

Yhden eristemateriaalin pakottaminen suorittamaan kaikki lämpö-, sähkö- ja mekaaniset toiminnot voivat luoda tehottoman akun ja lisätä materiaalikustannuksia parantamatta turvallisuutta.

Hybridieristysarkkitehtuurissa voidaan käyttää aerogeeliä solujen lähellä ja kiilleä sähköisesti tai mekaanisesti vaativien alueiden ympärillä. Tämän ansiosta insinöörit voivat käyttää airgeeliä, jossa lämpöresistanssi paksuusyksikköä kohti on tärkeintä, ja kiilleä, jossa dielektrisen ja rakenteellisen esteen suorituskyvystä tulee kriittistä.

Esimerkiksi akkumoduuli voi käyttää aerogeelikomposiittia kennojen välillä samalla kun käytetään meistettyjä kiillekomponentteja kiskojen, suurjänniteliitäntöjen, moduulikansien tai kotelon liitäntöjen ympärillä.

Kuinka insinöörien tulisi valita Airgelin ja Mican välillä?

Lämpösulun valitseminen ennen kennokemian, etenemiskäyttäytymisen, käytettävissä olevan raon, puristuskuorman, jännitteen ja ympäröivien komponenttien ymmärtämistä voi johtaa kalliiseen uudelleensuunnitteluun moduulitestauksen jälkeen.

Määrittele ensin vikaskenaario ja valitse sitten materiaali ja paksuus vaaditun lämpö-, sähkö- ja mekaanisen suorituskyvyn mukaan. Prototyyppiosat tulee viime kädessä validoida asianmukaisilla solu-, moduuli- ja pakkaustasoilla.

UL Solutions suorittaa sähköajoneuvojen akkujen lämmönetenemistestauksen kennotasolta pakkauksen tasolle ja arvioi leviämisenestoesteiden ja eristysmateriaalien tehokkuutta.^[2] SAE J2464 koskee myös sähkö- ja hybridiajoneuvojen akkujen väärinkäyttötestausta olosuhteissa, jotka ylittävät niiden normaalin toiminta-alueen.^[3]

Tarvitsetko mukautettuja Airgel- tai Mica-osia sähköauton akkuprojektiin?

Fuqiang voi tukea mukautettuja akun eristyskomponentteja solusi, moduulisi, pakkaussi, virtakiskosi, liittimesi ja suurjännitejohdotusasettelun mukaan. Lähetä meille piirustus, tarvittava paksuus, käyttölämpötila, jännite ja asennuspaikka materiaalin valintaa tai näytearviointia varten.

FAQ

Onko airgel parempi kuin kiille sähköautojen akuille?

Ei yleismaailmallisesti. Airgel on yleensä vahvempi tehokkaassa lämmöneristyksessä, kun taas kiille on erityisen arvokasta silloin, kun tarvitaan myös sähköeristystä ja rakenteellista lämmöneristyskykyä.

Missä aerogeeliä käytetään sähköauton akussa?

Airgeelikomposiitteja harkitaan yleisesti tiukoissa lämpöesteissä, kuten akkukennojen välissä tai moduulien ympärillä , missä lämmönsiirron rajoittaminen on kriittistä.

Missä kiilleä käytetään EV-akuissa?

Kiillekomponentteja voidaan käyttää moduulien, virtakiskojen, suurjänniteliitäntöjen, akkukansien ja lämpö- ja sähköeristystä vaativien koteloliitäntöjen ympärillä.

Voiko kiille pysäyttää akun lämmön karkaamisen?

Kiille ei estä sähkökemiallista lämpökarkaamista, joka tapahtuu viallisen kennon sisällä. Se voi olla osa estejärjestelmää, joka on suunniteltu viivästämään lämmön ja liekin leviämistä ympäröiviin komponentteihin.

Voiko aerogeeli estää kokonaan lämmön leviämisen?

Minkään materiaalin ei pitäisi olettaa estävän leviämistä kokonaan ilman järjestelmätason validointia. Esteen suorituskyky riippuu materiaalin rakenteesta, paksuudesta, solukemiasta, etäisyydestä, puristamisesta, lämpövirrasta, tuuletuksesta ja pakkausarkkitehtuurista.

15 vuoden autojen johdinsarjan näkökulma

Olen työskennellyt 15 vuotta autojen johdinsarjojen ja sähköajoneuvojen sähköjärjestelmien parissa, ja näen akun eristyksen osana täydellistä suurjännitearkkitehtuuria – ei yksittäistä materiaalipäätöstä. Airgel voi ohjata lämmönsiirtoa kennojen ympärillä, kun taas kiille voi tarjota vankan lämpö- ja sähköerotuksen kiskojen, HV-liittimien ja johdotusliitäntöjen ympäriltä.

Siksi paras materiaali ei ole pelkkä aerogeeli tai kiille. Materiaali, paksuus, geometria ja sijainti vastaavat oikein akun todellista vikatilaa.

Viralliset viittaukset

[1] UL Solutions — Battery Enclosure Thermal Runaway (BETR) -arviointi

[2] UL-ratkaisut — sähköajoneuvojen akun väärinkäyttö, palo-, lämpö- ja suorituskykytestaus

[3] SAE International — J2464 sähköajoneuvojen akun väärinkäyttötestaus