Airgel vs Mica: מה עדיף להגנה תרמית על סוללת EV?

בחירה במחסום תרמי שגוי יכולה לאפשר לחום מתא ליתיום-יון אחד כושל להגיע מהר יותר לתאים סמוכים, ולהגביר את הסיכון להתפשטות תרמית בריח תא לתא.

Aerogel הוא בדרך כלל טוב יותר כאשר העדיפות העיצובית היא בידוד תרמי מקסימלי בשכבה דקה וקלת משקל, בעוד נציץ חזק יותר כאשר בידוד חשמלי, יציבות מבנית וביצועי מחסום בטמפרטורה גבוהה הם בראש סדר העדיפויות. בחבילות רבות של סוללות EV, הפתרון הטוב ביותר אינו בחירה של חומר אחד באופן אוניברסלי, אלא שימוש בכל חומר שבו התכונות שלו פותרות סיכון תרמי וחשמלי ספציפי.

מה ההבדל העיקרי בין איירגל למיקה?

טיפול באווירג'ל ובנציץ כחומרי בידוד הניתנים להחלפה עלול לגרום לעובי, משקל, עלות או הגנה לא נאותה במקומות קריטיים בתוך ערכת הסוללות.

בחר אוויר ג'ל בעיקר עבור בידוד תרמי ונציץ בעיקר עבור יישומי מחסום תרמי-חשמלי חזק. המבנה הנקבובי ביותר של Aerogel מדכא העברת חום ביעילות רבה, בעוד שהנציץ מספק תכונות דיאלקטריות מצוינות ונשאר יציב מבחינה מימדית תחת טמפרטורות קשות.

ההבחנה הופכת חשובה במיוחד במהלך בריחה תרמית. UL Solutions מציינת שאירועים תרמיים של סוללת EV יכולים להיות כרוכים בטמפרטורות גבוהות במיוחד, להבות, לחץ וחלקיקים שנפלטים, כלומר בחירת החומר חייבת לקחת בחשבון יותר מערך מוליכות תרמית בודדת.^[1]

האם Airgel עדיף להגנה תרמית על בריחת תא לתא?

ללא בידוד מספיק בין תאים צפופים, חום המשתחרר על ידי תא אחד כושל יכול לעבור במהירות לתאים שכנים ולתרום להתפשטות דרך המודול.

מחסומים מבוססי Aerogel הם אטרקטיביים במיוחד כאשר מהנדסים זקוקים להתנגדות תרמית חזקה עם עובי ומשקל מינימליים. המבנה הנקבובי שלהם מגביל הולכת חום מוצק וגזי, ומאפשר מחסומים דקים יחסית להאט את העברת החום בין משטחים שכנים.

זה הופך את הג'ל לרלוונטי במיוחד למחסומי תא לתא במודולים בעלי צפיפות אנרגיה גבוהה , שבהם כל מילימטר של שטח אריזה חשוב.

מתי מיקה טוב יותר מארוג'ל?

בידוד תרמי לבדו עשוי שלא להספיק סביב פסים, חיבורי מתח גבוה, כיסויי מודולים ומקומות אחרים שבהם בידוד חשמלי ויציבות מכנית חשובים באותה מידה.

מיקה היא לעתים קרובות הבחירה החזקה יותר כאשר הרכיב חייב לספק גם מחסום בטמפרטורה גבוהה וגם בידוד דיאלקטרי אמין. ניתן לעבד אותו ליריעות ולחלקים חתוכים בהתאמה אישית עבור מבני מודול, פס, מארז ומבני בידוד במתח גבוה.

זה הופך את הנציץ לשימושי במיוחד ליד פסי HV, מחברים, ממשקים חשמליים, גבולות מודול ואזורי הגנה ברמת החבילה.

Airgel vs Mica: איזה חומר מניב ביצועים טובים יותר?

בחירת חומרים ממפרט יחיד כמו טמפרטורה מקסימלית יכולה להסתיר הבדלים חשובים במוליכות תרמית, התנהגות דחיסה, ביצועים דיאלקטריים, עובי ועמידות מכנית.

השווה את החומרים לפי תפקידם בפועל בתוך ערכת הסוללות במקום לחפש מנצח אוניברסלי אחד. למפריד תאים יש דרישות שונות מאוד ממחסום פס HV או רכיב בידוד מארז.

האם ניתן להשתמש ב-Airgel ו-Mica ביחד?

אילוץ חומר בידוד אחד לבצע כל פונקציה תרמית, חשמלית ומכאנית יכולה ליצור ערכת סוללות לא יעילה ולהגדיל את עלות החומר מבלי לשפר את הבטיחות.

ארכיטקטורת בידוד היברידית יכולה להשתמש באוויר ג'ל ליד תאים ונציץ סביב אזורים תובעניים חשמלית או מכנית. זה מאפשר למהנדסים להשתמש באוויר ג'ל היכן שההתנגדות התרמית ליחידת עובי חשובה ביותר ובנציץ שבו ביצועי המחסום הדיאלקטרי והמבני הופכים קריטיים.

לדוגמה, מודול סוללה עשוי להשתמש ב- airgel composite בין תאים תוך שימוש ברכיבי נציץ חתוכים סביב פסים, חיבורי מתח גבוה, כיסויי מודולים או ממשקי מארז.

איך מהנדסים צריכים לבחור בין Aerogel ל-Mica?

בחירת מחסום תרמי לפני הבנת הכימיה של התא, התנהגות ההתפשטות, הפער הזמין, עומס הדחיסה, המתח והרכיבים שמסביב יכולה להוביל לתכנון מחדש יקר לאחר בדיקת מודול.

תחילה הגדר את תרחיש הכשל, ולאחר מכן בחר את החומר והעובי סביב הביצועים התרמיים, החשמליים והמכאניים הנדרשים. חלקי אב-טיפוס צריכים בסופו של דבר להיות מאומתים ברמות התא, המודול והחבילה הרלוונטיים.

UL Solutions מבצעת בדיקות התפשטות תרמית של סוללות EV מרמת התא ועד לרמת החבילה ומעריכה את היעילות של מחסומים נגד התפשטות וחומרי בידוד.^[2] SAE J2464 מתייחס גם לבדיקות שימוש לרעה של סוללות רכב חשמלי והיברידית בתנאים מעבר לטווח הפעולה הרגיל שלהם.^[3]

צריך חלקי איירגל או מיקה מותאמים אישית עבור פרויקט סוללת EV?

Fuqiang יכול לתמוך ברכיבי בידוד סוללה מותאמים אישית בהתאם לתא, מודול, חבילה, פס, מחבר ופריסה של חיווט מתח גבוה. שלח לנו את השרטוט שלך, העובי הנדרש, טמפרטורת הפעולה, המתח ומיקום ההתקנה שלך לבחירת חומר או הערכה לדוגמה.

שאלות נפוצות

האם aerogel עדיף על נציץ עבור סוללות EV?

לא אוניברסלית. Airgel הוא בדרך כלל חזק יותר עבור בידוד תרמי ביעילות גבוהה, בעוד נציץ הוא בעל ערך במיוחד כאשר נדרשים גם בידוד חשמלי וביצועי מחסום תרמי מבני.

היכן נעשה שימוש ב-airgel בחבילת סוללות EV?

רכיבים מרוכבים של Aerogel נחשבים בדרך כלל למיקומי מחסום תרמי הדוקים כמו בין תאי סוללה או סביב מודולים שבהם הגבלת העברת החום היא קריטית.

היכן נעשה שימוש בנציץ בסוללות EV?

ניתן להשתמש ברכיבי מיקה סביב מודולים, פסים, חיבורי מתח גבוה, כיסויי סוללות וממשקי מארז הדורשים בידוד תרמי וחשמלי.

האם נציץ יכול לעצור את בריחת הסוללה התרמית?

נציץ אינו עוצר את הבריחה התרמית האלקטרוכימית המתרחשת בתוך תא כושל. זה יכול להוות חלק ממערכת מחסום שנועדה לעכב את התפשטות החום והלהבה לרכיבים שמסביב.

האם איירגל יכול למנוע לחלוטין התפשטות תרמית?

אין להניח שחומר אינו מונע לחלוטין התפשטות ללא אימות ברמת המערכת. ביצועי המחסום תלויים במבנה החומר, בעובי, בכימיה של התא, במרווח, בדחיסה, בשטף חום, בפורקן ובארכיטקטורת האריזה.

פרספקטיבה לרתום תיל לרכב ל-15 שנים

לאחר 15 שנות עבודה עם רתמות תיל לרכב ומערכות חשמל EV, אני רואה את בידוד הסוללות כחלק מארכיטקטורת המתח הגבוה השלמה - לא החלטה חומרית מבודדת. Airgel יכול לשלוט בהעברת חום מסביב לתאים, בעוד שנציץ יכול לספק הפרדה תרמית וחשמלית חזקה סביב פסים, מחברי HV וממשקי חיווט.

לכן החומר הטוב ביותר הוא לא רק איירגל או נציץ. החומר, העובי, הגיאומטריה והמיקום הם התואמים בצורה נכונה את מצב הכשל האמיתי של הסוללה.

הפניות סמכותיות

[1] פתרונות UL — הערכת בריחת תרמית של מארז הסוללה (BETR).

[2] פתרונות UL - שימוש לרעה בסוללות EV, אש, בדיקות תרמיות וביצועים

[3] SAE International - J2464 בדיקת שימוש לרעה בסוללת רכב חשמלי