איזה מחסום תרמי בריחה הוא הטוב ביותר עבור סוללות EV: מיקה, איירגל או מרוכב קרמי? 

בחירה במחסום תרמית של סוללת EV על ידי טמפרטורה מקסימלית בלבד יכולה להשאיר את החבילה פגיעה להתפשטות תא לתא, סילוני להבה, שחיקת חלקיקים או כשל חשמלי.

החומר הנכון תלוי במקום בו מותקן המחסום ובמה שעליו לעשות הן בפעולת הסוללה הרגילה והן באירוע תרמי. Airgel אטרקטיבי במיוחד עבור עמידות תרמית דקה בין תא לתא, נציץ מספק בידוד חשמלי חזק ובטמפרטורות גבוהות, בעוד שחומרים מרוכבים קרמיים יכולים לספק הגנה חזקה על אש וחום ביישומים ברמת המודול והאריזה.

לכן אין מנצח אוניברסלי בהשוואת אירוג'ל מול נציץ . מהנדס סוללות צריך להגדיר תחילה חשיפה תרמית, עובי, דחיסה, דרישות דיאלקטריות ומיקום ההתקנה לפני בחירת החומר.

כיצד נבדלים מחסומי מיקה, איירגל וקרמיקה מרוכבים?

החלפת חומר אחד בחומר אחר על מוליכות תרמית בלבד יכולה לפתור בעיה אחת תוך יצירת בעיית אריזה, דחיסה או בידוד חשמלי.

השוו בין החומרים לפי פונקציה ולא לפי שם החומר. Airgel יכול לספק התנגדות תרמית גבוהה בחלל דק לתא; נציץ מתאים באופן נרחב לבידוד חשמלי ומחסומים עמידים בפני אש; חומרים מרוכבים מבוססי קרמיקה הופכים לאטרקטיביים כאשר חשיפה תרמית חמורה וביצועי מחסום מבני חשובים.

מתי איירגל עדיף על מיקה בין תאי סוללה?

שימוש במחסום שמוליך יותר מדי חום על פני מרווח תאים צר יכול לאפשר לתא כושל לחמם את שכנו מהר מספיק כדי לתרום להתפשטות.

Airgel הופך למעניין במיוחד כאשר התנגדות תרמית גבוהה חייבת להשתלב בחלל דק לתא. ניתן גם לעצב מחסומי EV מסחריים סביב התנהגות דחיסה, כך שהרפידה תפעל במהלך התנפחות תאים רגילה וכן במהלך אירוע תרמי חריג.^[1]

Aspen Aerogels דיווחה על דוגמה של מיני-מודול באמצעות שני תאים מנסרים של 62 Ah עם מחסום PyroThin של 2.35 מ'מ בעומס של 50% בערך. התא הסמוך לא נכנס לבריחה תרמית בבדיקה הספציפית הזו, אם כי Aspen מציינת במפורש שההגדרה בודדה כמה מסלולי התפשטות משניים שנמצאו בחבילה שלמה.^[2]

אין להמיר את התוצאה הזו ל'כלל אוויר ג'ל' אוניברסלי של 2.35 מ'מ. כימיית התא, האנרגיה, המרווחים, הדחיסה וההפצה נבדלים זה מזה לפי עיצוב הסוללה.

מתי מיקה וקרמיקה מרוכבים בחירות טובות יותר?

שימוש בחומר דחיסת תאים רך בכל מקום יכול להשאיר פסים, גבולות מודולים או כיסויים ללא המחסום החשמלי או המבני שהם דורשים.

השתמש בחומרי נציץ או מרוכבים קרמיים כאשר העיצוב זקוק לבידוד חשמלי בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני אש או מחסום יציב יותר מבחינה מבנית. נציץ יכול להיות שימושי במיוחד סביב מוליכים HV, פסים, מבני מודול ובידוד ברמת חבילה.

חומרי סיליקון הניתנים להסרה מספקים מסלול נוסף. Saint-Gobain, למשל, מפרטת מוצרי סיליקון הניתנים להקרדה עבור רפידות נמלטות תרמיות מתא לתא והגנה על חבילה, מה שמוכיח שמערכת ליצירת קרמיקה יכולה לשלב גמישות במהלך ההרכבה עם מחסום הגנה במהלך חשיפה לחום חמור.^[3]

כיצד כדאי לבחור מחסום בריחת תרמי?

קניית החומר עם טענת הטמפרטורה המרשימה ביותר אינה מוכיחה כי מארז הסוללות יתנגד להתפשטות תרמית.

הגדר את חשיפת הכשל בפועל ואמת את הבנייה המוגמרת. קחו בחשבון את כימיה התא, מיקום המחסום, עובי זמין, דחיסה, ביצועים דיאלקטריים, חשיפת להבה, פגיעת חלקיקים וחומרים סמוכים.

UL Solutions מציינת שאירוע בריחה תרמי יכול להיות כרוך בטמפרטורה גבוהה, לחץ, להבות דמויות סילון וחלקיקים שנפלטים המסוגלים לשחוק חומרי הגנה. בדיקת UL 2596 פותחה כדי לסנן את ביצועי החומר מול הסיכונים המשולבים הללו.^[4]

משווים מחסומי סוללה מיקה, איירגל וקרמיקה?

שלח ל-Fuqiang את פורמט התא, מיקום המחסום, העובי הזמין, דרישת הדחיסה ויעד ההגנה התרמית שלך. צוות ההנדסה שלנו יכול לסקור אפשרויות לחיתוך חומר ולהכין דגימות אב טיפוס לאימות חבילת סוללות.

שאלות נפוצות

האם aerogel טוב יותר מנציץ עבור סוללות EV?

לא אוניברסלית. Airgel שימושי במיוחד עבור מחסומים תרמיים דקים בין תא לתא, בעוד נציץ יכול להיות יתרון כאשר בידוד חשמלי, יציבות מבנית והגנה מפני טמפרטורה גבוהה הם בראש סדר העדיפויות.

מהי חלופה של יריעת נציץ לבידוד סוללות?

בהתאם ליישום, חלופות יכולות לכלול מחסומי אוויר ג'ל, חומרי סיליקון הניתנים להקרדה ומערכות בידוד אחרות המבוססות על קרמיקה. יש לבחור את התחליף לפי תפקוד ולא עובי בלבד.

האם מחסום תרמי יכול לעצור את בריחת הסוללה התרמית?

מחסום אינו עוצר את הכשל האלקטרוכימי בתוך התא המתניע. תפקידו להפחית את החום ואת מסלולי התפשטות אחרים כך שתאים שכנים נוטים פחות להיכנס לבריחה תרמית.

מהו החומר הטוב ביותר להגנה תרמית מתא לתא?

אין חומר אוניברסלי הטוב ביותר. כימיה של תאים, פער זמין, דחיסה, חשיפה תרמית וארכיטקטורת האריזה קובעים את המחסום המתאים.

האם ניתן להשתמש בנציץ ובאווירג'ל באותה ערכת סוללות?

כֵּן. חבילה יכולה להשתמש באוויר ג'ל בין תאים לנציץ או בידוד אחר בטמפרטורה גבוהה במיקומי מודול, פס או מתחם כאשר הדרישות ההנדסיות מצדיקות אסטרטגיית חומר היברידי.

פרספקטיבה של רתמת חוט לרכב ובידוד EV ל-15 שנה

אחרי 15 שנים שעבדתי סביב רתמות תיל לרכב ובידוד חשמלי של EV, למדתי שהגנה מפני בריחת תרמית צריכה להיות מתוכננת לפי מיקום ומצב כשל, לא לפי מוניטין חומרי. חבילות הסוללות החזקות ביותר משתמשות לעתים קרובות בחומרים שונים להתנגדות תרמית ברמת התא, בידוד חשמלי HV והגנה מפני אש ברמת החבילה.

הפניות סמכותיות

[1] Aspen Aerogels - מחסומי בריחת תרמית PyroThin Cell-to-Cell

[2] Aspen Aerogels - בדיקת התפשטות תרמית של תא לתא

[3] Saint-Gobain - הגנה מפני אש והתפשטות תרמית של סוללת EV

[4] פתרונות UL — הערכת בריחת תרמית של מארז הסוללה