Aerogel protiv liskuna: Što je bolje za toplinsku zaštitu EV baterije?

Odabir pogrešne toplinske barijere može omogućiti da toplina iz jedne pokvarene litij-ionske ćelije brže dođe do susjednih ćelija, povećavajući rizik od širenja topline od stanice do ćelije.

Aerogel je općenito bolji kada je prioritet dizajna maksimalna toplinska izolacija u tankom, laganom sloju, dok je tinjac jači kada su prioriteti električna izolacija, strukturna stabilnost i performanse barijere pri visokim temperaturama. U mnogim paketima baterija za električna vozila najbolje rješenje nije univerzalni odabir jednog materijala, već korištenje svakog tamo gdje njegova svojstva rješavaju određeni toplinski i električni rizik.

Koja je glavna razlika između aerogela i liskuna?

Tretiranje aerogela i liskuna kao izmjenjivih izolacijskih materijala može rezultirati nepotrebnom debljinom, težinom, cijenom ili neadekvatnom zaštitom na kritičnim mjestima unutar baterije.

Odaberite aerogel primarno za toplinsku izolaciju, a liskun prvenstveno za robusnu primjenu toplinsko-električne barijere. Visoko porozna struktura Aerogela izuzetno učinkovito suzbija prijenos topline, dok tinjac pruža izvrsna dielektrična svojstva i ostaje dimenzionalno stabilan pod teškim temperaturama.

Razlika postaje posebno važna tijekom toplinskog bijega. UL Solutions napominje da toplinski događaji EV baterije mogu uključivati ​​ekstremno visoke temperature, plamen, pritisak i izbačene čestice, što znači da odabir materijala mora uzeti u obzir više od jedne vrijednosti toplinske vodljivosti.^[1]

Je li aerogel bolji za zaštitu od topline od stanice do stanice?

Bez dovoljne izolacije između tijesno zbijenih ćelija, toplina koju oslobađa jedna pokvarena ćelija može se brzo prenijeti u susjedne ćelije i pridonijeti širenju kroz modul.

Barijere na bazi aerogela posebno su atraktivne tamo gdje inženjeri trebaju jaku toplinsku otpornost s minimalnom debljinom i težinom. Njihova porozna struktura ograničava čvrsto i plinovito provođenje topline, dopuštajući relativno tankim barijerama da uspore prijenos topline između susjednih površina.

Zbog toga je aerogel posebno relevantan za međućelijske barijere u modulima visoke gustoće energije , gdje je svaki milimetar prostora za pakiranje važan.

Kada je Mica bolji od Aerogela?

Sama toplinska izolacija možda neće biti dovoljna oko sabirnica, visokonaponskih priključaka, poklopaca modula i drugih mjesta gdje su električna izolacija i mehanička stabilnost jednako važni.

Tinjac je često jači izbor kada komponenta mora osigurati i visokotemperaturnu barijeru i pouzdanu dielektričnu izolaciju. Može se preraditi u listove i prilagođene izrezane dijelove za module, sabirnice, kućišta i visokonaponske izolacijske strukture.

Zbog toga je liskun osobito koristan u blizini visokonaponskih sabirnica, konektora, električnih sučelja, granica modula i zaštitnih područja na razini paketa.

Aerogel u odnosu na liskun: koji je materijal bolji?

Odabir materijala iz jedne specifikacije kao što je maksimalna temperatura može sakriti važne razlike u toplinskoj vodljivosti, ponašanju kompresije, dielektričnim svojstvima, debljini i mehaničkoj izdržljivosti.

Usporedite materijale prema njihovoj stvarnoj funkciji unutar baterije umjesto da tražite jednog univerzalnog pobjednika. Ćelijski separator ima vrlo različite zahtjeve od VN sabirničke barijere ili izolacijske komponente kućišta.

Mogu li se aerogel i liskun koristiti zajedno?

Prisiljavanje jednog izolacijskog materijala za obavljanje svih toplinskih, električnih i mehaničkih funkcija može stvoriti neučinkovitu bateriju i povećati troškove materijala bez poboljšanja sigurnosti.

Hibridna izolacijska arhitektura može koristiti aerogel u blizini ćelija i liskun oko električni ili mehanički zahtjevnih područja. To inženjerima omogućuje korištenje aerogela tamo gdje je toplinska otpornost po jedinici debljine najvažnija, a liskun tamo gdje dielektrična i strukturna barijera postaje kritična.

Na primjer, baterijski modul može koristiti aerogel kompozit između ćelija dok koristi izrezane komponente tinjca oko sabirnica, visokonaponskih priključaka, poklopaca modula ili sučelja kućišta.

Kako bi inženjeri trebali birati između aerogela i liskuna?

Odabir toplinske barijere prije razumijevanja kemije stanice, ponašanja širenja, dostupnog razmaka, opterećenja kompresije, napona i okolnih komponenti može dovesti do skupog redizajna nakon testiranja modula.

Najprije definirajte scenarij kvara, a zatim odaberite materijal i debljinu oko potrebnih toplinskih, električnih i mehaničkih svojstava. Dijelove prototipa treba konačno potvrditi na relevantnim razinama ćelije, modula i pakiranja.

UL Solutions provodi ispitivanje toplinske propagacije EV baterija od ćelije do razine paketa i ocjenjuje učinkovitost prepreka protiv propagacije i izolacijskih materijala.^[2] SAE J2464 također se bavi testiranjem zlouporabe baterija električnih i hibridnih vozila u uvjetima izvan njihovog normalnog radnog raspona.^[3]

Trebate prilagođene dijelove aerogela ili liskuna za projekt baterija za EV?

Fuqiang može podržati prilagođene komponente izolacije baterije prema vašoj ćeliji, modulu, paketu, sabirnici, konektoru i rasporedu visokonaponskog ožičenja. Pošaljite nam svoj crtež, potrebnu debljinu, radnu temperaturu, napon i mjesto ugradnje za odabir materijala ili procjenu uzorka.

FAQ

Je li aerogel bolji od liskuna za EV baterije?

Ne univerzalno. Aerogel je općenito jači za visokoučinkovitu toplinsku izolaciju, dok je liskun posebno vrijedan kada su također potrebni električna izolacija i strukturna toplinska barijera.

Gdje se aerogel koristi u bateriji za EV?

Aerogel kompoziti se obično razmatraju za mjesta s uskom toplinskom barijerom kao što je između baterijskih ćelija ili oko modula gdje je ograničavanje prijenosa topline kritično.

Gdje se koristi tinjac u baterijama za EV?

Mica komponente mogu se koristiti oko modula, sabirnica, visokonaponskih priključaka, poklopaca baterija i sučelja kućišta koja zahtijevaju toplinsku i električnu izolaciju.

Može li liskun zaustaviti toplinski bijeg baterije?

Tinjac ne zaustavlja elektrokemijski toplinski bijeg koji se događa unutar pokvarene ćelije. Može činiti dio sustava barijere dizajniranog da odgodi širenje topline i plamena na okolne komponente.

Može li aerogel u potpunosti spriječiti širenje toplinske struje?

Ne smije se pretpostaviti da materijal u potpunosti sprječava razmnožavanje bez validacije na razini sustava. Učinkovitost barijere ovisi o konstrukciji materijala, debljini, kemiji ćelija, razmaku, kompresiji, toplinskom toku, ventilaciji i arhitekturi pakiranja.

15-godišnja perspektiva automobilskog ožičenja

Nakon 15 godina rada s automobilskim kabelskim snopovima i električnim sustavima EV-a, vidim izolaciju baterije kao dio kompletne visokonaponske arhitekture - a ne izoliranu materijalnu odluku. Aerogel može kontrolirati prijenos topline oko ćelija, dok tinjac može osigurati robusnu toplinsku i električnu separaciju oko sabirnica, visokonaponskih konektora i sučelja ožičenja.

Najbolji materijal stoga nije samo aerogel ili liskun. Materijal, debljina, geometrija i mjesto ispravno odgovaraju stvarnom načinu kvara baterije.

Mjerodavne reference

[1] UL rješenja — Procjena toplinskog odlaska kućišta baterije (BETR).

[2] UL rješenja — Zlouporaba EV baterije, ispitivanje požara, topline i performansi

[3] SAE International — J2464 Ispitivanje zlouporabe baterije električnog vozila