ईवी बैटरी मॉड्यूल को एयरजेल इंसुलेशन पैड की आवश्यकता क्यों है?

जब एक ईवी बैटरी सेल थर्मल रनवे में प्रवेश करती है, तो गर्मी पड़ोसी कोशिकाओं में फैल सकती है और स्थानीय विफलता को मॉड्यूल-स्तरीय आग में बदल सकती है।

सबसे प्रभावी निष्क्रिय समाधान आसन्न कोशिकाओं या अन्य महत्वपूर्ण गर्मी-स्थानांतरण पथों के बीच एक मान्य एयरजेल इन्सुलेशन पैड रखना है। एयरजेल अपेक्षाकृत कम मोटाई के साथ उच्च तापीय प्रतिरोध प्रदान करता है, जो इसे कॉम्पैक्ट, ऊर्जा-सघन ईवी बैटरी मॉड्यूल के लिए आकर्षक बनाता है।

सिलिका एयरजेल के नमूने थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन से जुड़ी अत्यधिक छिद्रपूर्ण संरचना का प्रदर्शन करते हैं। छवि स्रोत: नासा विज्ञान^[1].

ईवी बैटरी सेल के बीच एयरजेल पैड क्यों लगाए जाते हैं?

एक प्रभावी सेल-टू-सेल थर्मल बैरियर के बिना, एक असफल थैली या प्रिज्मीय सेल से गर्मी इतनी तेजी से पड़ोसी सेल तक पहुंच सकती है कि थर्मल रनवे प्रसार को ट्रिगर किया जा सके।

आसन्न कोशिकाओं के बीच एयरजेल पैड स्थापित करने से थर्मल प्रतिरोध बढ़ता है और प्रवाहकीय गर्मी हस्तांतरण धीमा हो जाता है। इससे मॉड्यूल को संरचनात्मक अलगाव, वेंटिंग, कूलिंग, विद्युत सुरक्षा और बैटरी-प्रबंधन रणनीतियों के माध्यम से घटना को नियंत्रित करने के लिए अधिक समय मिलता है।

निकल-समृद्ध लिथियम-आयन बैटरी मॉड्यूल पर एक सहकर्मी-समीक्षित 2023 अध्ययन ने की तापीय चालकता मापी । 0.020 डब्ल्यू/(एम·के) कमरे के तापमान पर परीक्षण की गई सिलिका एयरजेल शीट के लिए लगभग शोधकर्ताओं ने पाया कि पर्याप्त एयरजेल लेयरिंग उनके विशिष्ट पाउच-सेल मॉड्यूल कॉन्फ़िगरेशन में थर्मल रनवे प्रसार को दबा सकती है।^[2]

एयरजेल मूल्यवान है क्योंकि बैटरी इंजीनियर हमेशा मिलीमीटर के लिए लड़ते रहते हैं। एक मोटा पारंपरिक अवरोध प्रयोग करने योग्य पैक की मात्रा को कम कर सकता है, जबकि एक पतला उच्च-प्रदर्शन वाला थर्मल अवरोध पड़ोसी कोशिकाओं को किसी भगोड़े घटना के सीधे संपर्क में आए बिना ऊर्जा घनत्व को संरक्षित करने में मदद कर सकता है।

एयरगेल पैड थर्मल रनवे प्रसार को रोकने में कैसे मदद करते हैं?

यदि इन्सुलेशन केवल कुछ सेकंड के लिए गर्मी में देरी करता है लेकिन पड़ोसी सेल को उसके महत्वपूर्ण तापमान से नीचे नहीं रख सकता है, तो पूरे मॉड्यूल के माध्यम से थर्मल रनवे जारी रह सकता है।

सही लक्ष्य केवल एरोजेल का उपयोग करना नहीं है, बल्कि वास्तविक सेल रसायन विज्ञान, चार्ज की स्थिति, संपीड़न और मॉड्यूल ज्यामिति के लिए पर्याप्त मान्य थर्मल प्रतिरोध का उपयोग करना है। एयरजेल को पूर्ण थर्मल प्रसार नियंत्रण प्रणाली के भाग के रूप में माना जाना चाहिए।

2025 जर्नल ऑफ एनर्जी स्टोरेज अध्ययन में टर्नरी पाउच कोशिकाओं के बीच यांत्रिक रूप से प्रबलित सिलिका एयरजेल का परीक्षण किया गया। उस परीक्षण विन्यास में, 2 मिमी एयरजेल फेल्ट ने थर्मल रनवे ट्रांसमिशन को सफलतापूर्वक रोका , जबकि 1 मिमी नमूने ने प्रसार में देरी की, लेकिन परीक्षण की गई स्थितियों के तहत इसे रोका नहीं।^[3]

इसका मतलब यह नहीं है कि प्रत्येक ईवी बैटरी को 2 मिमी पैड की आवश्यकता होती है। इससे पता चलता है कि क्यों इंजीनियरों को केवल सामान्य चार्ट से एयरजेल की मोटाई नहीं चुननी चाहिए। थर्मल रनवे के दौरान अलग-अलग कोशिकाएं बहुत अलग मात्रा में गर्मी छोड़ सकती हैं।

यूएल सॉल्यूशंस सेल, मॉड्यूल और पैक स्तरों पर ईवी बैटरी थर्मल प्रसार का मूल्यांकन करता है और विशेष रूप से प्रसार-विरोधी बाधाओं और इन्सुलेट सामग्री की प्रभावशीलता पर विचार करता है। वह परीक्षण दृष्टिकोण एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग सिद्धांत को दर्शाता है: अकेले सामग्री डेटा बैटरी-पैक सुरक्षा साबित नहीं कर सकता है।^[4]

ईवी एयरजेल इंसुलेशन पैड को कैसे निर्दिष्ट किया जाना चाहिए?

केवल तापीय चालकता और कीमत के आधार पर एयरजेल पैड खरीदने से संपीड़न विफलता, अपर्याप्त थर्मल सुरक्षा, आयामी अस्थिरता, या देर-चरण बैटरी सत्यापन विफलता हो सकती है।

सही समाधान मोटाई, थर्मल प्रतिरोध, संपीड़न व्यवहार, ढांकता हुआ प्रदर्शन, आयामी सहिष्णुता, स्थायित्व और एकीकरण आवश्यकताओं को एक साथ निर्दिष्ट करना है। अंतिम पैड को केवल कमरे के तापमान के बजाय वास्तविक बैटरी मॉड्यूल स्थितियों के तहत मान्य किया जाना चाहिए।

SAE J2464 सेल, मॉड्यूल और पैक स्तरों पर इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड वाहन रिचार्जेबल ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए दुरुपयोग-परीक्षण मार्गदर्शन प्रदान करता है। यह केवल सामग्री विशिष्टताओं पर निर्भर रहने के बजाय सामान्य ऑपरेटिंग रेंज के बाहर की स्थितियों में बैटरी-सिस्टम व्यवहार का मूल्यांकन करने की आवश्यकता को पुष्ट करता है।^[5]

एयरजेल वेंट डिज़ाइन, कूलिंग, फ़्यूज़िंग, करंट रुकावट, बीएमएस मॉनिटरिंग, संरचनात्मक सुरक्षा या हाई-वोल्टेज आइसोलेशन को भी प्रतिस्थापित नहीं कर सकता है। थर्मल रनवे सेल सतहों, बसबारों, कूलिंग प्लेटों, मॉड्यूल फ्रेम, गर्म गैसों, लौ और विद्युत कंडक्टरों के माध्यम से ऊर्जा स्थानांतरित कर सकता है।

ईवी बैटरी मॉड्यूल के लिए एयरजेल इंसुलेशन पैड नमूने की आवश्यकता है?

प्रारंभिक सामग्री और संरचना समीक्षा के लिए अपनी सेल रसायन विज्ञान, सेल आयाम, उपलब्ध अंतराल, लक्ष्य मोटाई, संपीड़न आवश्यकता, मॉड्यूल ड्राइंग, थर्मल रनवे सत्यापन लक्ष्य और वार्षिक मात्रा भेजें।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

मॉड्यूल परीक्षण के बिना जेनेरिक एयरजेल विनिर्देश का उपयोग सुरक्षा की गलत भावना पैदा कर सकता है और थर्मल प्रसार परीक्षण के बाद महंगे रीडिज़ाइन का कारण बन सकता है।

इन उत्तरों को इंजीनियरिंग शुरुआती बिंदु के रूप में उपयोग करें, फिर वास्तविक बैटरी मॉड्यूल में अंतिम इन्सुलेशन संरचना को मान्य करें।

ईवी बैटरी में एयरजेल पैड क्या करता है?

एक एयरजेल पैड कोशिकाओं के बीच थर्मल प्रतिरोध को बढ़ाता है, एक असफल सेल से गर्मी हस्तांतरण को धीमा करता है और सेल-टू-सेल थर्मल रनवे प्रसार के जोखिम को कम करने में मदद करता है।

क्या एयरजेल ईवी बैटरी थर्मल रनवे को पूरी तरह से रोक सकता है?

नहीं, एयरजेल प्रत्येक कोशिका विफलता को नहीं रोक सकता। उचित रूप से डिज़ाइन किया गया अवरोध एक मान्य मॉड्यूल में प्रसार को रोकने या विलंबित करने में मदद कर सकता है, लेकिन बैटरी सुरक्षा अभी भी कूलिंग, वेंटिंग, विद्युत सुरक्षा, संरचना, सेंसर और नियंत्रण रणनीति पर निर्भर करती है।

एयरजेल बैटरी पैड कितना मोटा होना चाहिए?

कोई सार्वभौमिक मोटाई नहीं है. सही मान कोशिका रसायन विज्ञान, ऊर्जा, आवेश की स्थिति, रिक्ति, संपीड़न, भगोड़ा गंभीरता, उपलब्ध पैकेज स्थान और आवश्यक प्रसार परीक्षण पर निर्भर करता है।

क्या ईवी बैटरियों के लिए एयरजेल अभ्रक से बेहतर है?

हर एप्लिकेशन में नहीं. एयरजेल सीमित स्थान में उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए आकर्षक है, जबकि अभ्रक मजबूत विद्युत इन्सुलेशन और संरचनात्मक स्थिरता प्रदान कर सकता है। कुछ ईवी बैटरी डिज़ाइन थर्मल और ढांकता हुआ सुरक्षा दोनों प्राप्त करने के लिए कई सामग्रियों को जोड़ते हैं।

क्या एयरजेल पैड विद्युत इन्सुलेशन भी प्रदान करता है?

यह पूर्ण सामग्री निर्माण के आधार पर हो सकता है। इंजीनियरों को यह मानने के बजाय कि प्रत्येक एयरजेल पैड समान विद्युत इन्सुलेशन प्रदान करता है, वास्तविक ढांकता हुआ ताकत, सतह परतें, किनारे की स्थिति, मोटाई, नमी जोखिम और ऑपरेटिंग वोल्टेज को सत्यापित करना चाहिए।

अंतिम विशेषज्ञ अनुशंसा

ऑटोमोटिव वायर हार्नेस और ईवी इलेक्ट्रिकल इंटीग्रेशन अनुभव के 15 वर्षों के आधार पर, मैं बैटरी सेल, बसबार, हाई-वोल्टेज हार्नेस, तापमान सेंसर, कूलिंग प्लेट, कनेक्टर, फ्यूज सिस्टम और बाड़े के साथ एयरजेल पैड का मूल्यांकन करने की सलाह देता हूं। थर्मल रनवे केवल एक पथ का अनुसरण नहीं करता है, इसलिए सबसे सुरक्षित बैटरी मॉड्यूल वह है जिसे संपूर्ण विद्युत, थर्मल और मैकेनिकल प्रणाली के रूप में मान्य किया गया है।

एयरजेल इंसुलेशन पैड नमूने, बैटरी थर्मल बैरियर समीक्षा, प्रोटोटाइप मूल्यांकन, या कस्टम ईवी इंसुलेशन प्रोजेक्ट के लिए, सामग्री विनिर्देश को फ्रीज करने से पहले अपने मॉड्यूल ड्राइंग और तकनीकी आवश्यकताएं प्रदान करें।

आधिकारिक संदर्भ

[1]नासा विज्ञान - एयरगेल नमूने

[2]प्रक्रिया सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण - सिलिका एयरजेल शीट्स का उपयोग करके थर्मल रनवे प्रसार को रोकना

[3]जर्नल ऑफ़ एनर्जी स्टोरेज - थर्मल रनवे प्रसार को रोकने के लिए यांत्रिक रूप से प्रबलित सिलिका एयरजेल

[4]यूएल समाधान - ईवी बैटरी दुरुपयोग, आग और थर्मल प्रसार परीक्षण

[5]एसएई इंटरनेशनल - एसएई जे2464 आरईएसएसएस सुरक्षा और दुरुपयोग परीक्षण