היישום של קצף סיליקון בסוללות אנרגיה חדשה לרכב

חומר קצף סיליקון (הידוע גם בשם סיליקון מוקצף/סיליקון מוקצף) הוא אלסטומר פולימרי נקבובי, בעל צפיפות נמוכה וניתן לדחיסה, העשוי מחומרי גלם כגון מסטיק גולמי מגומי סיליקון, חומרי מילוי, מאיצי גיפור וחומרי הקצפה. לאחר ערבוב אחיד הוא מיוצר בתהליך מיוחד בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה. בעל הגמישות הגבוהה של גומי סיליקון ותכונות בידוד קול ובלימת זעזועים של חומרי קצף, הוא מוצא יישומים נרחבים בחיי היומיום, המשמשים לרוב כרפידות שיכוך רעידות, אטמי איטום, חומרים בולמי קול, חומרי שכבת בידוד וחומרי בידוד תרמיים בתעשיית התעופה. על פי מבנה התא, קצפי סיליקון אורגניים מסווגים לסוגי תאים סגורים, תאים פתוחים ומעורבים.

חומר קצף סיליקון אורגני מוקצף בתאים סגורים מציג בלימת זעזועים מעולה, חציצה, בידוד קול, בידוד חום ומאפיינים מעכבי בעירה וחסינות פיצוץ. בתחום הרכב, הוא משמש בעיקר לבידוד צינורות קצף במזגנים לרכב, בלימת זעזועים לרכב, ושטיפי איטום סיליקון מוקצף עבור סוללות רכב אנרגיה חדשים. כיום, חומרי פנים רבים לרכב, כגון רצפות, תקרות, גלגלי הגה ומושבי רכב, הם חומרי קצף פוליאוריטן. מצד אחד, הטכנולוגיה של חומרי קצף פוליאוריטן היא בוגרת יחסית, והביצועים שלהם עומדים בתקני השימוש; מצד שני, המחיר של חומרי קצף פוליאוריטן נמוך יחסית. עם זאת, לחומרי קצף פוליאוריטן יש עמידות ירודה למזג האוויר, הם דליקים ומשחררים כמות גדולה של גזים רעילים המזיקים לגוף האדם במהלך הבעירה. לכן, עם קידום חומרי קצף סיליקון אורגניים ושיפור ההבנה של האנשים בהם, צפוי כי חומרי קצף סיליקון אורגניים יחליפו בעתיד את חומרי הקצף המסורתיים של פוליאוריטן.

סיליקון מבודד חום הוא סוג של סיליקון שהוכן מחומרי גלם כגון צמר זכוכית עדין נטול אלקליין, גומי סיליקון מגופר בטמפרטורת החדר, סיליקה מבוזה, תחמוצת ברזל ושמן סיליקון הידרוקסיל.

למוצר מסגרת חיץ בידוד חום מסיליקון יש פונקציות של חציצה ובידוד חום וניתן ליישם אותו על שדה ההגנה התרמית של סוללות ליתיום ברכבי אנרגיה חדשים.

מאפיינים של קצף סיליקון:

צפיפות של קצף סיליקון.

הצפיפות של מטריצת קצף סיליקון היא 1.17 גרם/ס'מ⊃3;. עם זאת, באמצעות טיפול הקצף, הצפיפות של חומרי קצף סיליקון אורגניים המוכנים כעת בתהליכים בוגרים יכולה להיות נמוכה כמו 0.16 - 0.20 גרם/ס'מ⊃3;, אשר ניתן להשתמש בהם עבור רכיבים כגון מושבים לרכב ומשענות ראש; בעוד חומרי קצף גומי סיליקון קונבנציונליים (עם צפיפות של 0.45 גרם/ס'מ⊃3;) נמצאים בשימוש נרחב למילוי פערים בחלקי איטום ובלימת זעזועים.

ביצועים מעכב בעירה של קצף סיליקון.

על פי נתוני מחקר ניסיוני מדעי, לקצף סיליקון בתוספת מעכבי בעירה יש ביצועים מעולים של מעכב בעירה, ודרגת מעכב בעירה יכולה להגיע ל-UL94-V0. כאשר מיושם על כלי רכב חשמליים, זה יכול להפחית ביעילות בעיות הנגרמות כתוצאה מבעירה.

ביצועי בידוד חשמלי של קצף סיליקון.

עם העלייה בכמות חומרי המילוי הפיזיים, התנגדות הנפח ועמידות פני השטח של גומי סיליקון נוטים לרדת, והקבוע הדיאלקטרי וגורם ההפסד הדיאלקטרי בדרך כלל נוטים לעלות. ניתן לראות שהוספת חומרי מילוי פיזיים פוגעת במידה מסוימת בביצועי הבידוד החשמלי של גומי סיליקון.

יישום של קצף סיליקון בתעשיית הרכב החשמלי:

תא הסוללה הוא מקור הכוח של כלי רכב חשמליים טהורים. מפגעי הבטיחות הפוטנציאליים של תאי המצבר מסכנים את בטיחות הרכב כולו. כאשר תא הסוללה פועל, הוא יפיק כמות מסוימת של חום. תחת טמפרטורות שונות, זה יכול לייצר אפקט התפשטות והתכווצות תרמית מסוימת, וכתוצאה מכך התרחבות תא הסוללה. חיכוך רשת קיבולי ארוך טווח בין תאי הסוללה עשוי לגרום לנזק לתאי הסוללה ולהוביל לכשל בסוללה, ובמקרים חמורים, אפילו ללא שליטה. בנוסף, מתח המוצא של מארז הסוללות מגיע מעל 200V, ונדרש כי מארז הסוללה חייב להיות אטום ועמיד למים כדי למנוע חדירת מים וקצרים. דרגת עמיד למים של מארז הסוללה נדרשת להגיע ל-IP67.

לקצף סיליקון יש מאפיינים גבוהים של התאוששות דחיסה, המונעים עיוות הנגרם כתוצאה מהתרחבות תרמית והתכווצות של תאי הסוללה במהלך תהליך הטעינה והפריקה. יש לו עמידות מעולה, דחיסה נמוכה, בלימת זעזועים ועיכוב בעירה (דרגת UL 94 V0). יחד עם זאת, לסיליקון יש גם ביצועים טובים עמיד למים ואת התכונות הבאות, כך שהוא נמצא בשימוש נרחב בבידוד חום חיץ ואיטום מסגרת של תאי סוללת אנרגיה חדשים.

תחת טמפרטורות שונות, הביצועים של קצף סיליקון יציבים, והביצועים של טבעות איטום מוצרים יציבים.

איטום עמיד למים מעולה, המבטיח שאין חדירת מים כאשר המוצר משמש בחוץ.

אובדן דחיסה נמוך לטווח ארוך, בעל יכולת מסוימת להתנגד לעיוות דחיסה.

ביצועים מעולים של מעכב בעירה, מונע ביעילות סיכונים הנגרמים מהאפקט התרמי במהלך פעולת הסוללה.

ניתן לעצב את העובי והקשיות על פי תקנים שונים. טבעת האיטום חייבת להתאים היטב לבית ובעלת מתח נמוך, ולמעשה מונעת מטבעת האיטום להתכופף ולהתנפח.

עקרון העבודה של שימוש ביריעות סיליקון מוליכות תרמית בסוללות ליתיום לרכבי אנרגיה חדשים: מכיוון שהפרש הטמפרטורה בתוך ערכת הסוללות אינו נשלט בתוך 5 מעלות צלזיוס, יש לחבר יריעת סיליקון מוליכה תרמית הן בחלק העליון והן בחלק התחתון של ערכת הסוללות. יריעת הסיליקון המוליך תרמית מכוונת את הטמפרטורה למעטפת האלומיניום החיצונית, שולטת בהפרש הטמפרטורה של כל מודול הסוללה בתוך 5°C, עומדת בדרישות העיצוב של ערכת הסוללות, ובכך מאריכה את חיי השירות של ערכת הסוללות והופכת את הביצועים ליציבים יותר במהלך הנהיגה.

בין סוללות ובין סוללות וצינורות, מילוי יריעות סיליקון מוליכות תרמית עם בידוד חשמלי טוב ומוליכות תרמית יכול למלא את התפקידים הבאים:

שינוי צורת המגע בין הסוללה לצינור פיזור החום ממגע קו למגע פני השטח;

עוזר להגביר את הטמפרטורה בין סוללות בודדות;

עוזר להגדיל את קיבולת החום הכוללת של ערכת הסוללות, ובכך להפחית את הטמפרטורה הממוצעת הכוללת.