Koja je toplinska odbojna barijera najbolja za EV baterije: liskun, aerogel ili keramički kompozit? 

Odabir termičke barijere za bijeg baterije EV samo na temelju maksimalne temperature može ostaviti paket osjetljivim na širenje od ćelije do ćelije, plamene mlazove, eroziju čestica ili električni kvar.

Ispravan materijal ovisi o tome gdje je postavljena barijera i što mora učiniti tijekom normalnog rada baterije i toplinskog događaja. Aerogel je posebno atraktivan zbog tanke toplinske otpornosti između stanica, tinjac pruža robusnu električnu i visokotemperaturnu izolaciju, dok keramički kompozitni materijali mogu pružiti jaku zaštitu od požara i toplinu u primjenama na razini modula i paketa.

Stoga nema univerzalnog pobjednika u usporedbi aerogela i tinjca . Inženjer za baterije trebao bi prvo definirati toplinsku izloženost, debljinu, kompresiju, dielektrične zahtjeve i mjesto ugradnje prije odabira materijala.

Po čemu se barijere od liskuna, aerogela i keramičkih kompozita razlikuju?

Zamjena jednog materijala drugim samo na temelju toplinske vodljivosti može riješiti jedan problem dok stvara problem pakiranja, kompresije ili električne izolacije.

Usporedite materijale prema funkciji, a ne prema nazivu materijala. Aerogel može pružiti visoku toplinsku otpornost u tankom prostoru između stanica; liskun je vrlo pogodan za električnu izolaciju i vatrootporne barijere; kompoziti na bazi keramike postaju privlačni tamo gdje je važna jaka toplinska izloženost i performanse strukturne barijere.

Kada je aerogel bolji od liskuna između baterijskih ćelija?

Korištenje barijere koja provodi previše topline preko uskog međustaničnog otvora može omogućiti neispravnoj ćeliji da zagrije svoju susjednu dovoljno brzo da doprinese širenju.

Aerogel postaje posebno zanimljiv tamo gdje visoka toplinska otpornost mora stati u tanak prostor između stanica. Komercijalne EV barijere od zračnog gela također se mogu konstruirati prema ponašanju kompresije tako da jastučić radi tijekom normalnog bubrenja stanica kao i tijekom abnormalnog toplinskog događaja.^[1]

Aspen Aerogels izvijestio je o primjeru mini-modula koji koristi dvije prizmatične ćelije od 62 Ah s barijerom od 2,35 mm PyroThin pri otprilike 50% naprezanja. Susjedna ćelija nije ušla u toplinski bijeg u tom specifičnom testu, iako Aspen izričito napominje da je postavka izolirala neke sekundarne putove širenja pronađene u kompletnom paketu.^[2]

Taj se rezultat ne bi trebao pretvoriti u univerzalno 'pravilo aerogela od 2,35 mm'. Kemija ćelije, energija, razmak, kompresija i mehanizmi širenja razlikuju se ovisno o dizajnu baterije.

Kada su liskun i keramički kompoziti bolji izbor?

Korištenje materijala za kompresiju mekih ćelija posvuda može ostaviti sabirnice, granice modula ili poklopce paketa bez električne ili strukturne barijere koja im je potrebna.

Upotrijebite kompozitne materijale od liskuna ili keramike tamo gdje dizajn treba visokotemperaturnu električnu izolaciju, otpornost na vatru ili strukturno stabilniju barijeru. Tinjac može biti osobito koristan oko visokonaponskih vodiča, sabirnica, struktura modula i izolacije na razini paketa.

Silikonski kompoziti koji se mogu keramizirati pružaju još jedan put. Saint-Gobain, na primjer, navodi silikonske proizvode koji se mogu keramizirati za toplinske jastučiće i zaštitu pakiranja od ćelije do ćelije, pokazujući da sustav za oblikovanje keramike može kombinirati fleksibilnost tijekom sastavljanja sa zaštitnom barijerom tijekom jakog izlaganja toplini.^[3]

Kako odabrati toplinsku bijelu barijeru?

Kupnja materijala s najimpresivnijom tvrdnjom o temperaturi ne dokazuje da će baterija biti otporna na širenje topline.

Definirajte stvarnu izloženost kvaru i potvrdite gotovu konstrukciju. Uzmite u obzir kemiju ćelije, položaj barijere, dostupnu debljinu, kompresiju, dielektričnu izvedbu, izloženost plamenu, udar čestica i susjedne materijale.

UL Solutions napominje da događaj toplinskog odlaska može uključivati ​​visoku temperaturu, tlak, plamen nalik mlazu i izbačene čestice koje mogu erodirati zaštitne materijale. UL 2596 testiranje razvijeno je za provjeru učinkovitosti materijala protiv ovih kombiniranih opasnosti.^[4]

Uspoređujete liskun, aerogel i keramičke barijere za baterije?

Pošaljite Fuqiangu svoj format ćelije, lokaciju barijere, dostupnu debljinu, zahtjeve za kompresijom i cilj toplinske zaštite. Naš inženjerski tim može pregledati mogućnosti izrezivanja materijala i pripremiti uzorke prototipa za validaciju paketa baterija.

FAQ

Je li aerogel bolji od liskuna za EV baterije?

Ne univerzalno. Aerogel je posebno koristan za tanke toplinske barijere između stanica, dok liskun može biti koristan tamo gdje su električna izolacija, strukturna stabilnost i zaštita od visokih temperatura prioriteti.

Koja je alternativa pločama od tinjca za izolaciju baterije?

Ovisno o primjeni, alternative mogu uključivati ​​barijere od aerogela, silikonske kompozite koji se mogu keramizirati i druge izolacijske sustave na bazi keramike. Zamjena se mora odabrati prema funkciji, a ne samo prema debljini.

Može li toplinska barijera zaustaviti toplinski bijeg baterije?

Barijera ne zaustavlja elektrokemijski kvar unutar inicijalne ćelije. Njegova uloga je smanjiti toplinu i druge putove širenja tako da je manja vjerojatnost da će susjedne stanice ući u toplinski bijeg.

Koji je najbolji materijal za zaštitu od topline od stanice do stanice?

Ne postoji univerzalni najbolji materijal. Kemija stanica, raspoloživi razmak, kompresija, toplinska izloženost i arhitektura pakiranja određuju odgovarajuću barijeru.

Mogu li se liskun i aerogel koristiti u istoj bateriji?

Da. Paket može koristiti aerogel između ćelija i tinjca ili druge visokotemperaturne izolacije na mjestima modula, sabirnice ili kućišta kada inženjerski zahtjevi opravdavaju strategiju hibridnog materijala.

15-godišnji automobilski kabelski svežanj i perspektiva izolacije električnih vozila

Nakon 15 godina rada na automobilskim kabelskim snopovima i električnoj izolaciji električnih vozila, naučio sam da toplinsku zaštitu treba dizajnirati prema lokaciji i načinu kvara, a ne prema materijalnoj reputaciji. Najjači paketi baterija često koriste različite materijale za toplinsku otpornost na razini ćelije, HV električnu izolaciju i zaštitu od požara na razini paketa.

Mjerodavne reference

[1] Aspen aerogelovi — pirotanke toplinske zapreke od stanice do stanice

[2] Aspen aerogelovi — Ispitivanje toplinskog širenja od stanice do ćelije

[3] Saint-Gobain — EV baterija Zaštita od požara i širenja topline

[4] UL rješenja — Procjena toplinskog odstupanja kućišta baterije