Aling Thermal Runaway Barrier ang Pinakamahusay para sa EV Batery: Mica, Airgel o Ceramic Composite? 

Ang pagpili ng EV battery thermal runaway barrier sa pamamagitan lamang ng pinakamataas na temperatura ay maaaring mag-iwan sa pack na madaling maapektuhan sa cell-to-cell propagation, flame jet, particle erosion o electrical failure.

Ang tamang materyal ay depende sa kung saan naka-install ang hadlang at kung ano ang dapat nitong gawin sa parehong normal na operasyon ng baterya at isang thermal event. Ang Airgel ay partikular na kaakit-akit para sa manipis na cell-to-cell na thermal resistance, ang mika ay nagbibigay ng matatag na electrical at high-temperature insulation, habang ang ceramic composite na materyales ay maaaring magbigay ng malakas na sunog at thermal protection sa module at pack-level na mga application.

Samakatuwid, walang unibersal na nagwagi sa paghahambing ng airgel vs mica . Dapat munang tukuyin ng inhinyero ng baterya ang thermal exposure, kapal, compression, mga kinakailangan sa dielectric at lokasyon ng pag-install bago piliin ang materyal.

Paano Naiiba ang Mica, Airgel at Ceramic Composite Barrier?

Ang pagpapalit ng isang materyal sa isa pa sa thermal conductivity lamang ay makakalutas ng isang problema habang gumagawa ng problema sa packaging, compression o electrical-insulation.

Ihambing ang mga materyales ayon sa paggana sa halip na pangalan ng materyal. Ang Airgel ay maaaring magbigay ng mataas na thermal resistance sa isang manipis na cell-to-cell space; ang mika ay malawak na angkop sa pagkakabukod ng kuryente at mga hadlang na lumalaban sa sunog; nagiging kaakit-akit ang mga ceramic-based composites kung saan mahalaga ang matinding thermal exposure at structural barrier performance.

Kailan Mas Mabuti ang Airgel kaysa Mica sa Pagitan ng mga Cell ng Baterya?

Ang paggamit ng isang hadlang na nagsasagawa ng masyadong maraming init sa isang makitid na cell gap ay maaaring magbigay-daan sa isang nabigong cell na magpainit nang mabilis sa kapitbahay nito upang makapag-ambag sa pagpapalaganap.

Lalo na nagiging kawili-wili ang Airgel kung saan dapat magkasya ang mataas na thermal resistance sa isang manipis na cell-to-cell space. Ang mga komersyal na EV airgel barrier ay maaari ding i-engineered sa paligid ng pag-uugali ng compression upang gumana ang pad sa panahon ng normal na pamamaga ng cell gayundin sa panahon ng abnormal na thermal event.^[1]

Ang Aspen Aerogels ay nag-ulat ng isang halimbawa ng mini-module gamit ang dalawang 62 Ah prismatic cells na may 2.35 mm PyroThin barrier sa humigit-kumulang 50% strain. Ang katabing cell ay hindi pumasok sa thermal runaway sa partikular na pagsubok na iyon, bagama't tahasang binanggit ni Aspen na ang pag-setup ay naghiwalay ng ilang pangalawang daanan ng pagpapalaganap na natagpuan sa isang kumpletong pakete.^[2]

Ang resultang iyon ay hindi dapat i-convert sa isang unibersal na '2.35 mm airgel rule.' Ang cell chemistry, enerhiya, spacing, compression at mga mekanismo ng pagpapalaganap ay naiiba ayon sa disenyo ng baterya.

Kailan Mas Mahusay na Pagpipilian ang Mica at Ceramic Composites?

Ang paggamit ng malambot na cell-compression na materyal sa lahat ng dako ay maaaring mag-iwan ng mga busbar, mga hangganan ng module o mga takip ng pack nang walang electrical o structural barrier na kailangan nila.

Gumamit ng mica o ceramic composite na materyales kung saan ang disenyo ay nangangailangan ng mataas na temperatura na electrical insulation, paglaban sa sunog o isang mas matatag na barrier sa istruktura. Maaaring maging partikular na kapaki-pakinabang ang mika sa paligid ng mga konduktor ng HV, busbar, istruktura ng module at pagkakabukod sa antas ng pack.

Ang mga ceramifiable silicone composite ay nagbibigay ng isa pang ruta. Ang Saint-Gobain, halimbawa, ay naglilista ng mga ceramifiable silicone na produkto para sa cell-to-cell thermal runaway pad at pack protection, na nagpapakita na ang isang ceramic-forming system ay maaaring pagsamahin ang flexibility sa panahon ng assembly na may protective barrier sa panahon ng matinding pagkakalantad sa init.^[3]

Paano Ka Dapat Pumili ng Thermal Runaway Barrier?

Ang pagbili ng materyal na may pinakakahanga-hangang paghahabol sa temperatura ay hindi nagpapatunay na ang baterya pack ay lalaban sa thermal propagation.

Tukuyin ang aktwal na pagkakalantad sa pagkabigo at patunayan ang natapos na konstruksyon. Isaalang-alang ang cell chemistry, lokasyon ng barrier, available na kapal, compression, dielectric na performance, flame exposure, particle impact at mga katabing materyales.

Ang UL Solutions ay nagsasaad na ang isang thermal runaway na kaganapan ay maaaring may kasamang mataas na temperatura, presyon, tulad ng jet na apoy at mga ibinubugang particle na may kakayahang mag-erod ng mga protective material. Ang UL 2596 na pagsubok ay binuo upang i-screen ang pagganap ng materyal laban sa mga pinagsamang panganib na ito.^[4]

Paghahambing ng Mica, Airgel at Ceramic Battery Barriers?

Ipadala sa Fuqiang ang iyong format ng cell, lokasyon ng barrier, available na kapal, kinakailangan sa compression at target na proteksyon sa thermal. Maaaring suriin ng aming engineering team ang mga opsyon sa die-cut na materyal at maghanda ng mga sample ng prototype para sa pagpapatunay ng battery-pack.

FAQ

Ang airgel ba ay mas mahusay kaysa sa mica para sa mga baterya ng EV?

Hindi sa pangkalahatan. Ang Airgel ay partikular na kapaki-pakinabang para sa manipis na cell-to-cell na mga thermal barrier, habang ang mika ay maaaring maging kapaki-pakinabang kung saan ang pagkakabukod ng kuryente, katatagan ng istruktura at proteksyon sa mataas na temperatura ay mga priyoridad.

Ano ang alternatibong mika sheet para sa pagkakabukod ng baterya?

Depende sa aplikasyon, maaaring kabilang sa mga alternatibo ang mga airgel barrier, ceramifiable silicone composite at iba pang ceramic-based insulation system. Ang kapalit ay dapat piliin ayon sa paggana sa halip na kapal lamang.

Maaari bang pigilan ng thermal barrier ang thermal runaway ng baterya?

Ang isang hadlang ay hindi humihinto sa electrochemical failure sa loob ng initiating cell. Ang tungkulin nito ay bawasan ang init at iba pang mga daanan ng pagpapalaganap upang ang mga kalapit na selula ay mas malamang na makapasok sa thermal runaway.

Ano ang pinakamahusay na materyal para sa cell-to-cell thermal runaway protection?

Walang unibersal na pinakamahusay na materyal. Tinutukoy ng cell chemistry, available na gap, compression, thermal exposure at pack architecture ang naaangkop na hadlang.

Maaari bang gamitin ang mica at airgel sa iisang battery pack?

Oo. Ang isang pack ay maaaring gumamit ng airgel sa pagitan ng mga cell at mika o iba pang mataas na temperatura na pagkakabukod sa mga lokasyon ng module, busbar o enclosure kapag ang mga kinakailangan sa engineering ay nagbibigay-katwiran sa isang hybrid na diskarte sa materyal.

Isang 15-Taong Automotive Wire Harness at EV Insulation Perspective

Pagkatapos ng 15 taon na nagtatrabaho sa paligid ng mga automotive wire harnesses at EV electrical insulation, natutunan ko na ang thermal runaway protection ay dapat na idinisenyo ayon sa lokasyon at failure mode, hindi sa pamamagitan ng materyal na reputasyon. Ang pinakamalakas na battery pack ay kadalasang gumagamit ng iba't ibang materyales para sa cell-level na thermal resistance, HV electrical insulation at pack-level na proteksyon sa sunog.

Mga Makapangyarihang Sanggunian

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

[2] Aspen Aerogels — Cell-to-Cell Thermal Propagation Testing

[3] Saint-Gobain — EV Battery Fire at Thermal Propagation Protection

[4] UL Solutions — Battery Enclosure Thermal Runaway Evaluation