ईवी बैटरी सेलों के बीच एयरजेल इंसुलेशन कितना मोटा होना चाहिए?

यदि एयरजेल अवरोध बहुत पतला है, तो एक असफल कोशिका से गर्मी उसके पड़ोसी तक बहुत तेजी से पहुंच सकती है; यदि यह अनावश्यक रूप से मोटा है, तो पैक मूल्यवान सेल वॉल्यूम खो देता है, लागत बढ़ाता है, और सेल संपीड़न को बदल सकता है।

ईवी बैटरियों के लिए कोई सार्वभौमिक एयरजेल मोटाई नहीं है - सेल रसायन विज्ञान, थर्मल-रनअवे ऊर्जा, उपलब्ध अंतर, संपीड़न, स्वीकार्य संरक्षित-साइड तापमान और मॉड्यूल सत्यापन परिणामों से सही मान का चयन किया जाना चाहिए। प्रिज़्मेटिक और पाउच कोशिकाओं के लिए, इंजीनियर्ड बैरियर अक्सर केवल कुछ मिलीमीटर मोटे होते हैं, लेकिन अंतिम मान वास्तविक बैटरी आर्किटेक्चर में सिद्ध होना चाहिए।

क्या ईवी बैटरी सेल के लिए कोई मानक एयरजेल मोटाई है?

एक निश्चित नियम जैसे कि '2 मिमी एयरजेल प्रत्येक बैटरी के लिए पर्याप्त है' का उपयोग करने से उच्च-ऊर्जा कोशिकाओं को कम सुरक्षा मिल सकती है या कम जोखिम वाले मॉड्यूल में जगह बर्बाद हो सकती है।

सही समाधान वास्तविक संपीड़ित स्थिति के तहत आवश्यक थर्मल प्रतिरोध से मोटाई को परिभाषित करना है। सेल प्रारूप, रसायन शास्त्र, संग्रहीत ऊर्जा, रिक्ति, वेंट दिशा, संपीड़न बल, बाधा निर्माण, और पड़ोसी सेल पर स्वीकार्य तापमान सभी परिणाम को प्रभावित करते हैं।

एस्पेन एयरोगेल्स का कहना है कि इसके ऑटोमोटिव सेल बैरियर को तापीय चालकता, मोटाई और संपीड़न प्रतिक्रिया सहित विशिष्ट लक्ष्यों के लिए इंजीनियर किया गया है , जो इस बात को पुष्ट करता है कि बैरियर की मोटाई एक सार्वभौमिक संख्या के बजाय एक एप्लिकेशन-निर्भर डिज़ाइन पैरामीटर है।^[1]

क्या 2-3 मिमी एयरगेल बैरियर पर्याप्त हो सकता है?

सेल आकार, संपीड़न, ताप पथ और वेंटिंग पर विचार किए बिना एक सफल 2-3 मिमी परीक्षण परिणाम का हवाला देना पूरी तरह से अलग बैटरी पैक में गलत विश्वास पैदा कर सकता है।

कुछ प्रिज़्मेटिक या पाउच-सेल डिज़ाइनों में कुछ मिलीमीटर तकनीकी रूप से व्यवहार्य हो सकते हैं, लेकिन केवल तभी जब पूरा मॉड्यूल परीक्षण आवश्यक प्रसार विलंब की पुष्टि करता है। मोटाई को सामग्री निर्माण और संपीड़न स्थिति से अलग नहीं किया जा सकता है।

एस्पेन ने उपयोग करके एक मिनी-मॉड्यूल उदाहरण प्रकाशित किया। लगभग 50% तनाव तक संपीड़ित 2.35 मिमी पायरोथिन बैरियर का दो 62 एएच प्रिज्मीय कोशिकाओं के बीच उस विशिष्ट परीक्षण में, पड़ोसी सेल ने थर्मल रनवे में प्रवेश नहीं किया, लेकिन एस्पेन ने यह भी नोट किया कि मिनी-मॉड्यूल ने वास्तविक पैक में पाए जाने वाले कुछ माध्यमिक ताप पथों को अलग कर दिया।^[2]

इसलिए वह 2.35 मिमी परिणाम एक उपयोगी इंजीनियरिंग उदाहरण है - सार्वभौमिक ईवी विनिर्देश नहीं।

संपीड़न आवश्यक मोटाई को कैसे बदलता है?

केवल इसकी असम्पीडित मोटाई द्वारा चयनित अवरोध बहुत अलग तरीके से कार्य कर सकता है जब कोशिकाएं फूल जाती हैं और मॉड्यूल पूरे वाहन जीवन में सामग्री को संपीड़ित करता है।

समाधान जीवन की शुरुआत और जीवन के अंत दोनों संपीड़ित मोटाई और थर्मल प्रदर्शन का मूल्यांकन करना है। प्रिज्मीय और थैली कोशिकाएं साइकिल चलाने के दौरान आयाम बदल सकती हैं, इसलिए थर्मल प्रतिरोध बनाए रखते हुए बाधा एक संपीड़न पैड के रूप में भी कार्य कर सकती है।

एस्पेन विशेष रूप से सेल-टू-सेल बाधाओं के लिए महत्वपूर्ण डिजाइन कारकों के रूप में यांत्रिक प्रदर्शन, संपीड़न थकान और संपीड़न के तहत तापीय चालकता की पहचान करता है।^[3]

एयरजेल की मोटाई कौन से कारक निर्धारित करते हैं?

केवल तापीय चालकता से मोटाई का चयन अन्य ताप पथों और यांत्रिक बाधाओं को नजरअंदाज करता है जो वास्तविक तापीय-भगोड़ा प्रसार पर हावी हो सकते हैं।

बैरियर की मोटाई को फ़्रीज़ करने से पहले इंजीनियरों को संपूर्ण सेल-टू-सेल इंटरफ़ेस का मूल्यांकन करना चाहिए। सबसे महत्वपूर्ण इनपुट नीचे दिखाए गए हैं।

मोटे एयरजेल बैरियर का उपयोग क्यों न करें?

प्रत्येक सेल बैरियर को बड़ा करने से पैक ऊर्जा घनत्व कम हो सकता है, मॉड्यूल आयाम और लागत बढ़ सकती है, और इच्छित सेल संपीड़न प्रणाली में हस्तक्षेप हो सकता है।

सही समाधान न्यूनतम मान्य निर्माण का उपयोग करना है जो पर्याप्त डिज़ाइन मार्जिन के साथ थर्मल-प्रसार और यांत्रिक आवश्यकताओं को पूरा करता है। उच्च-मात्रा वाले ईवी पैक में, दर्जनों या सैकड़ों सेल इंटरफेस में दोहराया गया एक मिलीमीटर का अतिरिक्त अंश भी पैक आयामों को भौतिक रूप से प्रभावित कर सकता है।

यह एक कारण है कि एयरजेल सेल-टू-सेल बाधाओं के लिए आकर्षक है: निर्माता अपेक्षाकृत पतली, हल्के संरचनाओं में बहुत उच्च तापीय प्रतिरोध को इंजीनियर कर सकते हैं।^[4]

क्या कोशिका रसायन विज्ञान आवश्यक एयरजेल मोटाई को बदल देता है?

एलएफपी, एनएमसी और अन्य सेल रसायन शास्त्र के लिए समान बाधा डिजाइन का उपयोग थर्मल-रनवे व्यवहार, सेल ऊर्जा, वेंटिंग और पैक आर्किटेक्चर में प्रमुख अंतर को नजरअंदाज कर सकता है।

बैरियर को वास्तविक कोशिका रसायन विज्ञान और ट्रिगर-सेल व्यवहार के अनुरूप बनाया जाना चाहिए। एस्पेन का कहना है कि इसके सेल बैरियर एलएफपी, एनएमसी और उभरते सॉलिड-स्टेट सिस्टम सहित कई रसायनों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिनमें विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए मोटाई और कठोरता प्रोफाइल अनुकूलित हैं।^[5]

रसायन विज्ञान महत्वपूर्ण है, लेकिन यह एकमात्र पैरामीटर नहीं है। सेल क्षमता, ज्यामिति, आवेश की स्थिति, रिक्ति, संपीड़न, शीतलन और पड़ोसी संरचनाएं प्रसार व्यवहार को भौतिक रूप से बदल सकती हैं।

क्या मॉड्यूल परीक्षण से पहले एयरजेल की मोटाई का चयन किया जाना चाहिए?

यदि मॉड्यूल-स्तरीय परीक्षण प्रवाहकीय, विकिरण, या वेंट-गैस ताप पथ प्रकट करते हैं जो कूपन परीक्षण द्वारा प्रस्तुत नहीं किए गए थे, तो अकेले सामग्री डेटाशीट से उत्पादन की मोटाई को स्थिर करने से महंगा रीडिज़ाइन हो सकता है।

प्रारंभिक मोटाई को परिभाषित करने के लिए सामग्री गणना और सेल-स्तरीय परीक्षण का उपयोग करें, फिर सीरियल रिलीज से पहले मॉड्यूल या पैक स्तर पर पूर्ण निर्माण को मान्य करें। एक वास्तविक बैटरी में टैब, बसबार, कूलिंग प्लेट, संपीड़न संरचनाएं, अंतराल, फास्टनरों, इन्सुलेशन और वेंट पथ होते हैं जो प्राथमिक सेल-फेस बाधा को बायपास कर सकते हैं।

एस्पेन इसी तरह बताता है कि बैटरी मॉड्यूल और पैक जटिल सिस्टम हैं और जीवन के अंत तक सेल-बैरियर प्रदर्शन के लिए कोई एक आकार-फिट-सभी परीक्षण नहीं है।^[3]

एयरजेल की मोटाई बसबारों और बैटरी वायरिंग को कैसे प्रभावित करती है?

आसपास की विद्युत पैकेजिंग की जांच किए बिना सेल-बैरियर की मोटाई बढ़ाने से मॉड्यूल स्टैक आयाम बदल सकते हैं और बसबार, सेंसिंग तारों, कनेक्टर्स, या हाई-वोल्टेज हार्नेस रूटिंग पर अतिरिक्त दबाव पड़ सकता है।

सही समाधान विद्युत इंटरकनेक्शन प्रणाली के साथ एयरजेल की मोटाई की समीक्षा करना है। सेल स्पेसिंग में परिवर्तन से बसबार ज्यामिति, बीएमएस सेंसिंग-वायर की लंबाई, कनेक्टर स्थिति, इन्सुलेशन क्लीयरेंस और मॉड्यूल के चारों ओर उच्च-वोल्टेज केबलों की रूटिंग में परिवर्तन हो सकता है।

इस कारण से, थर्मल-बैरियर परिवर्तन को एक पृथक सामग्री प्रतिस्थापन के रूप में नहीं माना जाना चाहिए। टूलींग जमने से पहले सेल रिक्ति, संपीड़न, अभ्रक इन्सुलेशन, बसबार, सिलिकॉन पैड, बीएमएस वायरिंग और एचवी हार्नेस इंटरफेस की एक साथ जांच की जानी चाहिए।

एयरजेल सेल बैरियर को परिभाषित करने की आवश्यकता है?

इंजीनियरिंग समीक्षा के लिए, सेल रसायन विज्ञान, क्षमता, सेल आयाम, उपलब्ध अंतराल, संपीड़न आवश्यकता, लक्ष्य मोटाई सीमा, वेंट दिशा, थर्मल-प्रसार आवश्यकता, मॉड्यूल सीएडी, और आसपास के बसबार या वायरिंग लेआउट तैयार करें।

अंतिम उत्पादन मोटाई जारी होने से पहले एक नमूना मूल्यांकन में थर्मल प्रदर्शन और संपीड़ित यांत्रिक व्यवहार दोनों की पुष्टि होनी चाहिए।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

ईवी बैटरी कोशिकाओं के बीच एक विशिष्ट एयरजेल मोटाई क्या है?

कोई सार्वभौमिक मोटाई नहीं है. इंजीनियर्ड सेल बैरियर केवल कुछ मिलीमीटर मोटे हो सकते हैं, लेकिन अंतिम मूल्य सामग्री, सेल डिज़ाइन, संपीड़न और आवश्यक थर्मल-प्रसार प्रदर्शन पर निर्भर करता है।

क्या बैटरी सेलों के बीच 2 मिमी एयरजेल पर्याप्त है?

यह कुछ डिज़ाइनों में पर्याप्त और कुछ में अपर्याप्त हो सकता है। मोटाई को वास्तविक सेल रसायन विज्ञान, ऊर्जा, संपीड़न, ताप पथ और मॉड्यूल वास्तुकला का उपयोग करके मान्य किया जाना चाहिए।

क्या एयरजेल को संपीड़ित करने से इसकी थर्मल सुरक्षा कम हो जाती है?

यह एयरजेल निर्माण पर निर्भर करता है। ऑटोमोटिव सेल बाधाओं को उनकी वास्तविक संपीड़न स्थिति के तहत चित्रित किया जाना चाहिए क्योंकि यांत्रिक तनाव मोटाई बदलता है और थर्मल व्यवहार को प्रभावित कर सकता है।

क्या मोटा एयरजेल हमेशा सुरक्षित होता है?

नहीं, अधिक मोटाई थर्मल प्रतिरोध में सुधार कर सकती है लेकिन पैक ऊर्जा घनत्व को कम कर सकती है, सेल संपीड़न को बदल सकती है, लागत में वृद्धि कर सकती है और बसबार या वायरिंग ज्यामिति को प्रभावित कर सकती है।

क्या एयरजेल का परीक्षण सेल या मॉड्यूल स्तर पर किया जाना चाहिए?

दोनों उपयोगी हो सकते हैं. सेल-स्तरीय परीक्षण स्क्रीन बैरियर प्रदर्शन में मदद करते हैं, लेकिन मॉड्यूल- और पैक-स्तरीय सत्यापन महत्वपूर्ण है क्योंकि संपूर्ण बैटरी सिस्टम में अतिरिक्त गर्मी-स्थानांतरण और वेंट-गैस पथ मौजूद हैं।

15-वर्षीय ऑटोमोटिव बैटरी और वायर हार्नेस परिप्रेक्ष्य

ऑटोमोटिव कंपोनेंट और वायर हार्नेस के 15 वर्षों के अनुभव के आधार पर, मैं बैटरी स्टैक को समझने से पहले कभी भी एयरजेल बैरियर को '2 मिमी' या '3 मिमी' के रूप में निर्दिष्ट नहीं करूंगा।

सही मोटाई न्यूनतम मान्य निर्माण है जो संपीड़न, पैकेजिंग, बसबार, सेंसिंग-वायर और उच्च-वोल्टेज रूटिंग आवश्यकताओं को पूरा करते हुए सेल-टू-सेल गर्मी हस्तांतरण को नियंत्रित करती है। ईवी बैटरी पैक में, थर्मल सामग्री और विद्युत इंटरकनेक्शन को एक साथ डिजाइन किया जाना चाहिए।

आधिकारिक संदर्भ

[1] ऐस्पन एयरजेल - पायरोथिन एयरजेल सेल-टू-सेल थर्मल बैरियर

[2] ऐस्पन एयरोगेल्स - सेल-टू-सेल थर्मल प्रसार मिनी-मॉड्यूल परीक्षण

[3] ऐस्पन एयरोगेल्स - थर्मल बैरियर डिज़ाइन, संपीड़न और सत्यापन

[4] ऐस्पन एयरोगेल्स - थर्मल रनवे प्रसार और सेल-टू-सेल बाधाएं

[5] ऐस्पन एयरोगेल्स - ईवी बैटरी थर्मल बैरियर अनुप्रयोग