צפיות: 0 מחבר: עורך האתר זמן פרסום: 2026-08-14 מקור: אֲתַר
אם נותנים לחום נמלט תרמי לנוע בחופשיות מתא אחד למשנהו, כשל מקומי בסוללה יכול להסלים להתפשטות ברמת המודול ובסופו של דבר לאיים על ערכת הסוללות השלמה.
לכן השימוש היעיל ביותר בנציץ שונה בכל רמה: מחסומים דקים בין תאים, מחסומים תרמיים וחשמליים גדולים יותר סביב מודולים, ובידוד עמיד בפני אש במכסים, קירות, פסים וממשקים קריטיים אחרים. מיקה אינו חומר קירור פעיל; תפקידו העיקרי הוא לעכב את העברת החום, לשמור על הפרדה דיאלקטרית ולהגן על מבנים מסביב במהלך אירועים חריגים בטמפרטורה גבוהה.
כאשר שני תאים ארוזים היטב יחד, העברת חום ישירה משטח אל פני השטח יכולה לאפשר לתא כושל לחמם במהירות את שכנו ולהגביר את הסיכון להתפשטות תרמית מתא לתא.
הפתרון הוא התקנת יריעות נציץ דקות, למינציה של נציץ או מחסומים מהונדסים מבוססי נציץ בין תאים סמוכים שבהם ארכיטקטורת הסוללה דורשת הפרדה תרמית ודיאלקטרית. המחסום יוצר התנגדות תרמית נוספת תוך שמירה על בידוד חשמלי בין משטחי תאים מוליכים ומבנים שמסביב.
לרבדים קשיחים של נציץ ונציץ משמשים כמחסומים בין תאי הסוללה מכיוון שהם שומרים על יכולת בידוד חשמלי בטמפרטורות גבוהות ויכולים לעזור להאט את העברת החום במהלך אירוע תרמי.[1]
נציץ ברמת התא הוא מעשי במיוחד עם פריסות פריסמטיות ותאי כיס שבהם משטחים שטוחים גדולים זה מול זה. ארכיטקטורות של תאים גליליים עשויות במקום זאת להשתמש במחסומים מעוצבים, שרוולים, טבעות, מרווחים או חומרים אחרים להפצה תרמית בהתאם למרווח התא וכיוון האוורור.
נציץ לא אמור לחסום את נתיב האוורור של התא המעוצב. מחסום שמאט את התפשטות החום הצידי אך מפנה גז חם לרכיב קריטי אחר יכול ליצור מצב כשל שונה.
גם כאשר לתאים בודדים יש מחסומים תרמיים, אירוע חמור עדיין יכול לחשוף את מסגרת המודול, פסי האוטובוס, לוחות הקצה, קבוצות תאים שכנות ורכיבים חשמליים לחום קיצוני.
הפתרון הוא שימוש ברכיבי נציץ גדולים יותר כמחסומים צדדיים של מודול, בידוד לוחית קצה, בידוד פסים, הגנה עליונה והפרדה תרמית בין קבוצות תאים. ברמה זו, נציץ כבר לא מגן רק על ממשק תא אחד; הוא הופך לחלק מארכיטקטורת ההפצה התרמית והבידוד החשמלי של המודול.
רכיבי נציץ משמשים בדרך כלל לבידוד חשמלי בין תאים, מודולים וחלקים מוליכים, כמו גם למחסומים תרמיים והגנה עמידה בפני אש בתוך מערכות סוללות EV.[2]
רמת סוללה |
תנוחת מיקה טיפוסית |
פונקציה עיקרית |
סיכון עיצובי מרכזי |
|---|---|---|---|
תָא |
בין תאים סמוכים |
העברת חום איטית בין תא לתא ומספקת בידוד דיאלקטרי |
חסימת שבילי אוורור או שימוש בעובי מופרז |
מודול |
קירות מודול, לוחות קצה, פסים וגבולות של קבוצות תאים |
להכיל חום בתוך אזור קטן יותר ולהגן על ממשקים חשמליים |
הפרעה לדחיסה, קירור או הרכבה |
לֶאֱרוֹז |
מכסה אריזה, דפנות, מחסומי מודול למודול ורכיבי HV |
הגן על המתחם ועיכוב התפשטות ברמת החבילה |
משקל, שטח אריזה וכיסוי לא שלם |
בחירת חומר ברמת המודול צריכה לשקול גם דחיסה. חלק מהארכיטקטורות של סוללות זקוקות ללחץ מבוקר על כיס או תאים מנסרים, כלומר יריעת נציץ קשיחה עשויה להיות משולב עם רפידה תואמת יותר ולא צפויה לספק גם הגנה מפני אש וגם ניהול דחיסה בעצמו.
אם אירוע תרמי בורח מהמודול, גז חם, להבה, חלקיקים וחום קורן עלולים לתקוף את מכסה הסוללה, קיר המארז, פסי המתח הגבוה, החיווט, המחברים או מבני הרכב הסמוכים.
הפתרון הוא להשתמש ביריעות נציץ גדולות יותר וברכיבים מעוצבים סביב גבולות אריזה קריטיים, כולל הצד התחתון של מכסה האריזה, קירות היקפיים, ממשקי מודול למודול, אזורי פס ורכיבים חשמליים במתח גבוה. נציץ ברמת החבילה מספק מחסום תרמי ודיאלקטרי סופי בין אזור הכשל הפנימי של הסוללה לבין המתחם או הרכב.
יישומי תעשייה כוללים מחסומי תאים ומודולים, בידוד סביב ההיקף הפנימי של ערכת הסוללות, הגנה על מכסה אריזה ובידוד נציץ גמיש סביב רכיבים כגון פסים וחיווט.[3]
רמת האריזה דורשת בדרך כלל כיסוי משטח גדול יותר מאשר מחסומים ברמת התא, ולכן משקל, עובי, הידוק, עמידות בפני רעידות, חתכים, פתחי אוורור וסובלנות הרכבה הופכים חשובים יותר.
הוספת יריעת הנציץ העבה ביותר בכל מקום אינה אוטומטית העיצוב הבטוח ביותר. מחסומים תרמיים חייבים לעבוד עם אוורור גז, שחרור לחץ, לוחות קירור, מרווחים חשמליים, יכולת שירות ומסת האריזה הכוללת.
שימוש באותו עובי נציץ וגיאומטריה בכל רמת סוללה יכול להוסיף מסה מיותרת ועדיין להשאיר את הנתיבים התרמיים החשובים ביותר מוגנים מספיק.
הפתרון הנכון הוא לבחור נציץ לפי מצב הכשל בכל מקום במקום להתייחס אליו כעל יריעת בידוד סוללה אוניברסלית אחת. מחסומי תאים נותנים עדיפות לבקרת התפשטות מקומית, מחסומי מודול מגנים על אזורים חשמליים ומבניים גדולים יותר, ומחסומי חבילה מגנים על המתחם וממשק הרכב.
היגיון עיצובי פשוט הוא:
רמת תא: הפסק את העברת החום ישירות לתא השכן.
רמת מודול: מנע מקבוצת תאים אחת לסכן את המודול השלם.
רמת חבילה: מנע מחום ולהבה ברמת המודול לתקוף את המתחם ואת הרכב שמסביב.
יריעת נציץ דקה מדי עשויה שלא לספק עיכוב תרמי מספיק, בעוד שיריעה עבה שלא לצורך מגדילה את משקל האריזה, העלות, גובה הערימה וקושי ההרכבה.
הפתרון הוא קביעת עובי באמצעות בדיקות התפשטות תרמית, דרישות דיאלקטריות, אילוצים מכניים, זמן חשיפה ומיקום המחסום. אין עובי נציץ אחד שמתאים לכל סוללת EV.
הבנייה הנדרשת תלויה בכימיה של התא, פורמט התא, אנרגיה מאוחסנת, מרווח, שטף חום צפוי, כיוון גז אוורור, טמפרטורה מותרת בצד המוגן, דרגת נציץ, מערכת קלסר, והאם נעשה שימוש בחומר לבד או כחלק ממחסום רב שכבתי.
מסיבה זו, בחירת החומר צריכה להתבסס על בדיקת סוללה מייצגת במקום רק לציין '1 מ'מ נציץ' או '2 מ'מ נציץ' מתוך קטלוג גנרי.
טיפול בנציץ, אירוג'ל וקצף סיליקון כחומרים הניתנים להחלפה עלול ליצור ביצועים תרמיים גרועים מכיוון שכל חומר פותר שילוב שונה של בעיות בידוד, דחיסה, איטום והגנה מפני אש.
הפתרון הטוב יותר הוא לעתים קרובות עיצוב רב-שכבתי שבו נציץ מספק הגנה דיאלקטרית והגנה מפני להבה בטמפרטורה גבוהה בעוד שחומר אחר מספק מוליכות תרמית נמוכה, תאימות, ריפוד או איטום. יש לבחור שילובי חומרים סביב ארכיטקטורת הסוללה בפועל ותוצאת בדיקת השימוש לרעה.
מיקה שימושית במיוחד כאשר נדרשים מחסומים תרמיים מבניים ובידוד חשמלי. חומרים המבוססים על אירוג'ל יכולים להציע מוליכות תרמית נמוכה מאוד, בעוד שקצפי סיליקון יכולים לספק התאוששות דחיסה והתאמה לרווחים.
אין לצפות מחומר אחד שיבצע כל פונקציה של חבילת סוללות.
הזמנת יריעת נציץ שטוחה לפני אישור הגיאומטריה של הסוללה עלולה לגרום לחסימת פתחי אוורור, מרווח הרכבה לקוי, חומר סדוק, נתיבים תרמיים לא מכוסים או הפרעה לפסים ומבני קירור.
הפתרון הנכון הוא לתכנן את רכיב הנציץ מה-CAD של התא, המודול או החבילה בפועל ותרחיש הבריחה התרמי. יש להגדיר עובי, חתכים, חורים, מרחקי קצוות, דרישות כיפוף, דבק, שיטת הרכבה, דרישות דיאלקטריות וסובלנות ממדים מותרים לפני חיתוך אב טיפוס.
מידע הנדסי לספק:
שלח את פורמט התא, מיקום הנציץ, שרטוט ה-CAD, טווח העובי הנדרש, ממדים מקסימליים, יעד דיאלקטרי, יעד מחסום תרמי, דרישת דבק, דרישת דחיסה, טמפרטורת הפעלה ומפרט ישים לבדיקת שימוש לרעה בסוללה.
יריעת נציץ יכולה לשרוד בדיקת להבה במעבדה אך עדיין להיכשל בתוך סוללה אם חלקיקים חמים עוקפים את המחסום, מפרקים נפתחים במהלך רטט או העברת חום דרך קצוות ומחברים לא מכוסים.
הפתרון הוא לאמת הן את החומר והן את ארכיטקטורת הסוללה המורכבת בתנאים מייצגים תרמית-בורחת, חשמלית, מכאנית וסביבתית. דליקות החומר לבדה אינה מוכיחה שעיצוב תא, מודול או חבילה יכול לשלוט בהתפשטות תרמית.
UL Solutions מבצעת שימוש לרעה בסוללות EV, אש ובדיקות התפשטות תרמית ומפרטת תקנים כולל UL 2580, GB 38031, SAE J2464, SAE J2929, UN 38.3 ו-UNECE R100 בין מסגרות בדיקת סוללות נפוצות.[4]
תקן ISO 6469-1 מפרט דרישות בטיחות עבור מערכות אחסון אנרגיה נטענות המשמשות בכלי רכב מונעים חשמלית, בעוד שעבודת UNECE על תקנה מס' 100 מתייחסת ספציפית להתפשטות תרמית ולהגנה על הנוסעים מפני אירועי סוללה מסוכנים.[5][6]
צריך גיליון מיקה מותאם אישית עבור סוללת EV?
לסקירת אב-טיפוס, הכינו את ה-CAD של התא, המודול או החבילה, מיקום התקנת נציץ, יעד עובי, דרישה דיאלקטרית, יעד תרמית לברוח, מידות מקסימליות, חתכים, בניית דבק, כמות מדגם וביקוש שנתי.
הגדרת רמת ההתקנה המדויקת תחילה מקלה בהרבה על בחירת דרגת הנציץ, העובי, הגיאומטריה ותהליך הייצור הנכונים.
מיקה משמשת בעיקר לבידוד חשמלי בטמפרטורה גבוהה, מחסומים תרמיים, הגנה מפני אש ובקרת התפשטות תרמית-בורחה סביב תאים, מודולים, פסים ומבנים מלאי סוללות.
כֵּן. ניתן להתקין יריעות נציץ דקות או מחסומי נציץ מהונדסים בין תאים סמוכים שבהם תכנון הסוללה דורש בידוד דיאלקטרי נוסף והתנגדות התפשטות תרמית.
מיקומים אופייניים כוללים גבולות של קבוצות תאים, דפנות מודולים, לוחות קצה, פסים, הגנה עליונה ומבנים מוליכים חשמלית הדורשים בידוד דיאלקטרי.
ניתן להשתמש בנציץ מתחת למכסה האריזה, לאורך קירות המתחם, בין מודולים, סביב פסים ורכיבי מתח גבוה, ובמקומות אחרים הדורשים מחסומים תרמיים או חשמליים.
שום חומר לא יכול להבטיח שבריחה תרמית לא תתרחש. נציץ משמש כמחסום פסיבי להאטת העברת חום, שמירה על בידוד, ועוזר להפחית או לעכב את ההתפשטות לרכיבים שכנים.
לא. עובי גדול יותר יכול לשפר את יכולת המחסום בעיצובים מסוימים, אך גם מגדיל את המשקל, את שטח האריזה, את העלות ואת קושי ההרכבה. יש לאמת את העובי עבור ארכיטקטורת הסוללה הספציפית.
רמת האימות הסופית צריכה לשקף את אופן השימוש בחומר. בדיקה ברמת התא שימושית, אך עדיין עשויות להידרש בדיקות ברמת המודול והחבילה מכיוון שנתיבי התפשטות, גזי אוורור, גיאומטריית המתחם ורכיבים שכנים משנים את התנהגות המערכת.
פרספקטיבה של רכיב סוללת רכב ל-15 שנים
בהתבסס על 15 שנות ניסיון בייצור רכיבי רכב ורתמות תיל, אני לא בוחר נציץ לפי דירוג טמפרטורה או עובי בלבד. השאלה הראשונה היא תמיד היכן יושב החלק: תא, מודול או חבילה.
מחסום תא חייב לשלוט בהעברת חום מקומית מבלי להפריע לאוורור; מחסום מודול חייב להגן על ממשקים חשמליים ומבניים; ומחסום חבילה חייב להגן על המתחם ועל הרכב שמסביב. העיצוב האמין מגיע מהתאמת דרגת נציץ, עובי, צורה, שיטת תיקון ובדיקת אימות לנתיב הכשל המדויק.
[1] אלמלין - בידוד מיקה לבטיחות סוללות EV ומחסומי תאים
[2] אלמלין - רכיבי מיקה לבידוד תרמי וחשמלי של סוללות
[3] Electrolock - הגנה תרמית בריצה בסוללות EV: תפקידו של מיקה
[4] פתרונות UL - בדיקת שימוש לרעה בסוללות EV, אש והתפשטות תרמית
[5] ISO — ISO 6469-1:2019 רכבי כביש מונעים חשמלית, בטיחות מערכת אחסון אנרגיה נטענת
