ईवी बैटरी एयरजेल इंसुलेशन पैड क्या हैं? थर्मल बैरियर गाइड

यदि ईवी बैटरी कोशिकाओं को सही थर्मल बैरियर के बिना कसकर पैक किया जाता है, तो एक ओवरहीटिंग सेल गर्मी को पड़ोसी कोशिकाओं में स्थानांतरित कर सकता है, थर्मल प्रसार को ट्रिगर कर सकता है, बैटरी पैक को नुकसान पहुंचा सकता है और गंभीर अग्नि-सुरक्षा जोखिम पैदा कर सकता है।

सबसे प्रभावी समाधान ईवी बैटरी एयरगेल इन्सुलेशन पैड रखना है। गर्मी हस्तांतरण को धीमा करने, संपीड़न तनाव को अवशोषित करने और थर्मल रनवे प्रसार को नियंत्रित करने में मदद करने के लिए कोशिकाओं, मॉड्यूल, बसबार जोन या पैक-स्तरीय हॉट स्पॉट के बीच

ईवी बैटरी एयरजेल इंसुलेशन पैड अल्ट्रा-लाइट थर्मल बैरियर सामग्री हैं जिनका उपयोग लिथियम-आयन बैटरी पैक के अंदर किया जाता है। वे उच्च-घनत्व ईवी पैक में विशेष रूप से मूल्यवान हैं जहां प्रत्येक मिलीमीटर ऊर्जा घनत्व, सुरक्षा और असेंबली विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।

छवि स्रोत: एस्पेन एयरोगेल्स पायरोथिन थर्मल बैरियर इंजीनियरिंग संसाधन।^[1]

ईवी बैटरी एयरजेल इंसुलेशन पैड क्या है?

यदि शब्द 'एरोजेल पैड' को साधारण फोम या स्पंज इन्सुलेशन के रूप में माना जाता है, तो बैटरी पैक गर्मी हस्तांतरण, संपीड़न परिवर्तन और थर्मल रनवे प्रसार के खिलाफ महत्वपूर्ण सुरक्षा खो सकता है।

सही उत्तर यह है कि ईवी बैटरी एयरजेल इंसुलेशन पैड एयरजेल-आधारित सामग्री से बना एक पतला, हल्का थर्मल बैरियर है और लिथियम-आयन सेल, मॉड्यूल या पैक सुरक्षा के लिए इंजीनियर किया गया है।

एस्पेन एयरोगेल्स पायरोथिन को एक अल्ट्राथिन, हल्के इन्सुलेशन और अग्नि अवरोध के रूप में वर्णित करता है जिसे सेल-टू-सेल, मॉड्यूल और पैक-बैरियर स्तरों पर थर्मल पलायन को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।^[1] व्यावहारिक बैटरी डिज़ाइन में, ये पैड वहां बैठते हैं जहां गर्मी को विलंबित, अवरुद्ध या पुनर्निर्देशित किया जाना चाहिए।

ईवी बैटरी पैक में एयरजेल पैड का उपयोग क्यों किया जाता है?

यदि एक उच्च-ऊर्जा बैटरी पैक केवल तरल शीतलन और बीएमएस निगरानी पर निर्भर करता है, तो यह एक गलती का पता लगा सकता है लेकिन सेल थर्मल रनवे में प्रवेश करने के बाद भी भौतिक रूप से गर्मी हस्तांतरण को धीमा करने में विफल रहता है।

बेहतर समाधान सक्रिय थर्मल प्रबंधन को निष्क्रिय एयरजेल इन्सुलेशन पैड के साथ जोड़ना है, ताकि पैक में निगरानी नियंत्रण और भौतिक प्रसार प्रतिरोध दोनों हो।

थर्मल रनअवे केवल तापमान की समस्या नहीं है; यह एक श्रृंखला-प्रतिक्रिया समस्या है। एक अच्छा एयरजेल पैड प्रारंभिक सेल से आस-पास की कोशिकाओं तक ताप संचालन को कम करके बैटरी पैक को अधिक समय देता है।

गलत: यह मानते हुए कि कूलिंग प्लेट अकेले हर थर्मल घटना को रोक सकती है। सही: कूलिंग, वेंटिंग, सेंसर, बीएमएस लॉजिक और एयरजेल बैरियर का एक साथ उपयोग करना।

एयरजेल इंसुलेशन पैड हीट ट्रांसफर को कैसे रोकते हैं?

यदि बैटरी स्टैक के माध्यम से गर्मी बहुत तेजी से चलती है, तो बीएमएस, कूलिंग प्लेट या वेंटिंग पथ द्वारा घटना को नियंत्रित करने से पहले आसन्न कोशिकाएं खतरनाक तापमान तक पहुंच सकती हैं।

इसका सीधा समाधान गैस की गति को प्रतिबंधित करने और इन्सुलेशन परत के माध्यम से प्रवाहकीय गर्मी हस्तांतरण को कम करने के लिए एयरजेल की नैनो-छिद्रपूर्ण संरचना का उपयोग करना है।

नासा ने बताया कि एरोजेल बेहद छिद्रपूर्ण, घनत्व में बहुत कम और गर्मी हस्तांतरण को रोकने में अत्यधिक प्रभावी होते हैं क्योंकि उनके छिद्र नैनोमीटर रेंज में होते हैं।^[2] यह एयरजेल को मूल्यवान बनाता है जहां पतले इन्सुलेशन को सामान्य पॉलिमर फोम की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करना चाहिए।

छवि स्रोत: नासा एयरजेल इन्सुलेशन सामग्री अनुसंधान।^[2]

ईवी बैटरी सीरीज़-एरोजेल इंसुलेशन पैड में 'सीरीज़' का क्या मतलब है?

यदि 'श्रृंखला' को एक विशेष विद्युत घटक के रूप में गलत समझा जाता है, तो बैटरी पैक के अंदर गलत स्थान के लिए गलत पैड का चयन किया जा सकता है।

सही व्याख्या यह है कि 'ईवी बैटरी श्रृंखला-एरोजेल इन्सुलेशन पैड' आमतौर पर श्रृंखला से जुड़े बैटरी सेल या मॉड्यूल व्यवस्था में उपयोग किए जाने वाले एयरजेल पैड को संदर्भित करता है, न कि एक पैड जो श्रृंखला वर्तमान का संचालन करता है।

ईवी पैक में लक्ष्य वोल्टेज और क्षमता तक पहुंचने के लिए श्रृंखला और समानांतर में जुड़ी कोशिकाएं होती हैं। एयरजेल पैड आम तौर पर गैर-वर्तमान-वाहक थर्मल और यांत्रिक भाग होते हैं जिन्हें सेल श्रृंखला पथ, मॉड्यूल स्टैक या पैक बैरियर संरचना के पास रखा जाता है।

एयरजेल पैड अभ्रक, फोम या सिरेमिक फाइबर से कैसे भिन्न हैं?

यदि ईवी बैटरी पैड का चयन केवल कीमत या मोटाई के आधार पर किया जाता है, तो पैक गर्मी अवरोधन, संपीड़न पुनर्प्राप्ति, ढांकता हुआ ताकत, वजन और असेंबली सहनशीलता के बीच संतुलन खो सकता है।

सबसे अच्छा समाधान वास्तविक विफलता मोड द्वारा एरोजेल, अभ्रक, फोम और सिरेमिक फाइबर की तुलना करना है: थर्मल रनवे, सेल सूजन, कंपन, विद्युत अलगाव, लौ एक्सपोज़र, या लागत लक्ष्य।

एयरजेल को आमतौर पर तब चुना जाता है जब पैक को पतले और हल्के रूप में मजबूत इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है। अभ्रक ढांकता हुआ और लौ-अवरोधक प्रदर्शन के लिए मजबूत है, फोम संपीड़न और सहनशीलता अवशोषण के लिए उपयोगी है, और सिरेमिक फाइबर का उपयोग किया जाता है जहां अत्यधिक गर्मी प्रतिरोध मायने रखता है।

ईवी बैटरी मॉड्यूल में एयरजेल पैड कहाँ स्थापित किए जाते हैं?

यदि एयरजेल पैड को ताप प्रवाह, वेंट दिशा, संपीड़न भार और हार्नेस रूटिंग पर विचार किए बिना यादृच्छिक रूप से रखा जाता है, तो पैक अभी भी थर्मल प्रसार या यांत्रिक हस्तक्षेप से पीड़ित हो सकता है।

सही समाधान एयरजेल पैड को थर्मल प्रसार पथ, सेल रसायन विज्ञान, मॉड्यूल स्टैक दबाव, कूलिंग प्लेट स्थान और हाई-वोल्टेज हार्नेस क्लीयरेंस के अनुसार रखना है।

थैली और प्रिज्मीय कोशिकाओं के लिए, पैड आमतौर पर बड़े सेल चेहरों के बीच रखे जाते हैं। बेलनाकार कोशिकाओं के लिए, एयरजेल का उपयोग वास्तुकला के आधार पर शीट, आस्तीन, मॉड्यूल बाधाएं या पैक-स्तरीय अलगाव परतों के रूप में किया जा सकता है।

ओईएम या बैटरी-पैक परियोजनाओं के लिए, अंतिम पैड चयन से पहले सेल प्रारूप, रसायन शास्त्र, स्टैक दबाव, मॉड्यूल ड्राइंग, वेंटिंग पथ और थर्मल परीक्षण आवश्यकता भेजें। एक छोटा सा नमूना कट टूलींग से पहले फिट, संपीड़न और असेंबली जोखिम को प्रकट कर सकता है।

एयरगेल पैड ऑटोमोटिव वायर हार्नेस सिस्टम के साथ कैसे काम करते हैं?

यदि हाई-वोल्टेज हार्नेस, सेंसिंग हार्नेस, या बसबार इंसुलेशन को थर्मल प्रसार पथ के बहुत करीब ले जाया जाता है, तो इंसुलेशन खराब हो सकता है, टर्मिनल ढीले हो सकते हैं, और किसी गलती की घटना के दौरान डायग्नोस्टिक सिग्नल विफल हो सकते हैं।

बेहतर समाधान एचवी वायरिंग, वोल्टेज सेंस लाइन्स, तापमान सेंसर, बसबार कवर और पैक सीलिंग रणनीति के साथ एयरगेल इन्सुलेशन पैड डिजाइन करना है।

बैटरी सुरक्षा केवल कोशिका रसायन विज्ञान नहीं है। यह एक पूर्ण-सिस्टम डिज़ाइन है जिसमें सेल बैरियर, हाई-वोल्टेज हार्नेस रूटिंग, वेंटिंग चैनल, सेंसर प्लेसमेंट, ग्राउंडिंग, शील्डिंग और कनेक्टर सुरक्षा शामिल है।

खरीदारों को कौन सा प्रदर्शन डेटा जांचना चाहिए?

यदि कोई आपूर्तिकर्ता केवल मोटाई और कीमत प्रदान करता है, तो खरीदार यह तय नहीं कर सकता कि पैड संपीड़न, गर्मी जोखिम, लौ, आर्द्रता, कंपन, या पैक असेंबली तनाव से बचेगा या नहीं।

सही समाधान तकनीकी डेटाशीट, तापीय चालकता डेटा, संपीड़न वक्र, ढांकता हुआ परीक्षण परिणाम, लौ प्रतिरोध जानकारी, ऑपरेटिंग तापमान सीमा और उम्र बढ़ने के डेटा का अनुरोध करना है।

एस्पेन एयरोगेल्स का कहना है कि इसके एयरजेल प्लेटफॉर्म को तापीय चालकता, मोटाई और संपीड़न प्रतिक्रिया के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।^[1] ये बिल्कुल वे पैरामीटर हैं जिनकी बैटरी इंजीनियरों को पैड चुनने से पहले समीक्षा करनी चाहिए।

ईवी बैटरी एयरजेल पैड से कौन से मानक संबंधित हैं?

यदि एयरजेल पैड को बैटरी सुरक्षा सत्यापन से जोड़े बिना चुना जाता है, तो सामग्री अलगाव में उत्कृष्ट दिख सकती है लेकिन पैक-स्तरीय प्रमाणीकरण या दुरुपयोग परीक्षण का समर्थन करने में विफल रहती है।

सही समाधान पैड चयन को ईवी बैटरी सुरक्षा परीक्षणों जैसे थर्मल, मैकेनिकल, इलेक्ट्रिकल, पर्यावरण और दुरुपयोग-परीक्षण आवश्यकताओं से जोड़ना है।

SwRI बताते हैं कि UL 2580 परीक्षण इलेक्ट्रिकल, मैकेनिकल, थर्मल, पर्यावरण और सुरक्षा-संबंधी परीक्षणों में EV बैटरी सुरक्षा का मूल्यांकन करता है।^[3] एसएई जे2464 दुरुपयोग परीक्षणों का वर्णन करता है जिनका उपयोग इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन रिचार्जेबल ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए किया जा सकता है।^[4]

गलत: यह पूछना कि क्या एयरजेल पैड अकेले 'यूएल 2580 को पार कर जाता है।' सही: पूरी बैटरी असेंबली का परीक्षण करना क्योंकि पैक ज्योमेट्री, सेल केमिस्ट्री, वेंटिंग, वायरिंग और बैरियर प्लेसमेंट सभी अंतिम परिणाम को प्रभावित करते हैं।

आपको ईवी बैटरी प्रोजेक्ट के लिए एयरजेल पैड कैसे चुनना चाहिए?

यदि पैक लेआउट पहले से ही जमे हुए होने के बाद पैड का चयन किया जाता है, तो इंजीनियर को खराब मोटाई, खराब संपीड़न, अवरुद्ध वेंटिंग, या असुरक्षित हार्नेस क्लीयरेंस में मजबूर किया जा सकता है।

सबसे अच्छा समाधान मॉड्यूल लेआउट, हाई-वोल्टेज रूटिंग और थर्मल प्रसार सिमुलेशन के दौरान एयरजेल पैड आपूर्तिकर्ता और वायर हार्नेस आपूर्तिकर्ता को शामिल करना है।

एक अच्छी चयन प्रक्रिया सेल प्रारूप, रसायन विज्ञान, ऊर्जा घनत्व, लक्ष्य पैक मोटाई, संपीड़न बल, कूलिंग प्लेट स्थिति, वेंटिंग दिशा और सुरक्षा परीक्षण लक्ष्य से शुरू होती है। पैड को वास्तविक मॉड्यूल स्टैक में मान्य किया जाना चाहिए, न कि केवल एक फ्लैट लैब नमूने पर।

त्वरित मूल्यांकन के लिए, अपना सेल आकार, मॉड्यूल ड्राइंग, लक्ष्य मोटाई, संपीड़न सीमा, अधिकतम तापमान घटना और वार्षिक मात्रा भेजें। एक छोटा डाई-कट एयरजेल नमूना बड़े पैमाने पर उत्पादन टूलींग से पहले फिटमेंट की पुष्टि करने में मदद कर सकता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

ईवी बैटरी एयरजेल इंसुलेशन पैड क्या हैं?

वे पतले एरोजेल-आधारित थर्मल बैरियर पैड हैं जिनका उपयोग ईवी बैटरी पैक के अंदर गर्मी हस्तांतरण, धीमी थर्मल प्रसार को कम करने और बैटरी सुरक्षा डिजाइन का समर्थन करने के लिए किया जाता है।

EV बैटरियों में एयरजेल का उपयोग क्यों किया जाता है?

एयरजेल का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि यह हल्के और पतले रूप में मजबूत थर्मल इन्सुलेशन प्रदान करता है। इससे बैटरी इंजीनियरों को बहुत अधिक पैक स्थान बर्बाद किए बिना कोशिकाओं की सुरक्षा करने में मदद मिलती है।

क्या एयरजेल पैड थर्मल पलायन को रोकते हैं?

एयरजेल पैड हर कोशिका को विफल होने से नहीं रोकता है। उनका उद्देश्य संपूर्ण पैक डिज़ाइन के आधार पर, एक असफल कोशिका से आस-पास की कोशिकाओं तक गर्मी के प्रसार को धीमा करना या रोकने में मदद करना है।

बैटरी पैक में एयरजेल पैड कहाँ रखे जाते हैं?

उन्हें कोशिकाओं के बीच, मॉड्यूल के बीच, बसबारों के पास, पैक कवर के नीचे, वेंट पथों के बगल में, या पैक-स्तरीय बाधा क्षेत्रों में रखा जा सकता है।

क्या एयरजेल पैड विद्युतरोधी हैं?

कई एयरजेल बैटरी पैड विद्युत इन्सुलेशन प्रदर्शन के साथ डिज़ाइन किए गए हैं, लेकिन सटीक ढांकता हुआ ताकत उत्पाद संरचना और परीक्षण विधि पर निर्भर करती है। हमेशा आपूर्तिकर्ता डेटाशीट की जाँच करें।

क्या एयरजेल पैड अभ्रक शीट से बेहतर हैं?

वे विभिन्न समस्याओं का समाधान करते हैं। एयरजेल पतले थर्मल इन्सुलेशन के लिए मजबूत है, जबकि अभ्रक ढांकता हुआ और लौ-अवरोधक प्रदर्शन के लिए मजबूत है। कई ईवी पैक अलग-अलग परतों में दोनों सामग्रियों का उपयोग कर सकते हैं।

क्या एयरजेल पैड कम्प्रेशन पैड की जगह ले सकते हैं?

कभी-कभी वे थर्मल और संपीड़न दोनों कार्यों का समर्थन कर सकते हैं, लेकिन हमेशा नहीं। सेल सूजन, स्टैक दबाव और दीर्घकालिक संपीड़न व्यवहार को मान्य किया जाना चाहिए।

विशेषज्ञ नोट

ईवी बैटरी एयरजेल इंसुलेशन पैड केवल कोशिकाओं के बीच रखी गई नरम चादरें नहीं हैं। वे सुरक्षा-महत्वपूर्ण थर्मल बाधाएं हैं जिन्हें सेल रसायन विज्ञान, वेंटिंग, संपीड़न, कूलिंग, बसबार, सेंसर, कनेक्टर और हाई-वोल्टेज हार्नेस रूटिंग के साथ काम करना चाहिए।

ऑटोमोटिव वायर हार्नेस, ईवी बैटरी केबल असेंबली, हाई-वोल्टेज इंटरकनेक्ट और कस्टम वाहन पावर सिस्टम के साथ 15 वर्षों तक काम करने के बाद, मेरा क्षेत्र नियम सरल है: बैटरी सुरक्षा कभी भी अकेले एक सामग्री से नहीं बनती है; यह प्रत्येक सामग्री, तार, कनेक्टर और ताप पथ के एक साथ काम करने के तरीके से बनाया गया है। यदि आपके ईवी बैटरी प्रोजेक्ट को एयरजेल इंसुलेशन पैड, एचवी हार्नेस प्रोटेक्शन, बसबार इंसुलेशन, या सैंपल-स्टेज थर्मल बैरियर समीक्षा की आवश्यकता है, तो उत्पादन से पहले सेल लेआउट, वोल्टेज क्लास, रूटिंग पथ और सत्यापन लक्ष्य भेजें। एक छोटा सा नमूना और प्रारंभिक इंजीनियरिंग समीक्षा बाद में बहुत बड़ी पैक-स्तरीय विफलता को रोक सकती है।

संदर्भ

1. ऐस्पन एयरोगेल्स, 'ईवीएस के लिए पायरोथिन थर्मल रनवे बैरियर।' ऐस्पन एयरोगेल्स पायरोथिन

2. नासा, 'एरोजेल्स: पतला, हल्का, मजबूत।' नासा एयरगेल रिसर्च

3. साउथवेस्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट, 'यूएल 2580 मानक बैटरी परीक्षण।' SwRI UL 2580 बैटरी परीक्षण

4. एसएई इंटरनेशनल, 'एसएई जे2464 इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन रिचार्जेबल एनर्जी स्टोरेज सिस्टम सुरक्षा और दुरुपयोग परीक्षण।' एसएई जे2464

5. ऐस्पन एयरोगेल्स, ''इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए थर्मल रनवे शमन।' एस्पेन एयरोगेल्स बैटरी थर्मल बैरियर

6. नासा स्पिनऑफ़, 'एयरोगेल्स इंसुलेट मिशन और उपभोक्ता उत्पाद।' नासा स्पिनऑफ़ एयरगेल अनुप्रयोग