Mik azok az EV Battery Airgel szigetelő párnák? Thermal Barrier Guide

Ha az elektromos járművek akkumulátorcellái szorosan vannak becsomagolva a megfelelő hőgát nélkül, az egyik túlmelegedő cella hőt adhat át a szomszédos celláknak, hőterjedést válthat ki, károsíthatja az akkumulátort, és komoly tűzbiztonsági kockázatot jelenthet.

A leghatékonyabb megoldás elhelyezése az EV akkumulátor aerogél szigetelő párnák a cellák, modulok, gyűjtősínzónák vagy a csomagszintű forró pontok között, hogy lelassítsa a hőátadást, elnyelje a kompressziós feszültséget, és segítse a hőkifutó terjedését.

Az EV akkumulátor aerogél szigetelő párnák ultrakönnyű hőzáró anyagok, amelyeket lítium-ion akkumulátorcsomagokban használnak. Különösen értékesek a nagy sűrűségű EV-csomagokban, ahol minden milliméter befolyásolja az energiasűrűséget, a biztonságot és az összeszerelés megbízhatóságát.

A kép forrása: Aspen Aerogels PyroThin hőszigetelő mérnöki erőforrás.^[1]

Mi az az EV-akkumulátor Airgel szigetelőbetét?

Ha az 'aerogél betét' kifejezést közönséges hab- vagy szivacsos szigetelésként kezelik, az akkumulátorcsomag elveszítheti a kritikus védelmet a hőátadás, a kompresszió változása és a hőkiszabadulás ellen.

A helyes válasz az, hogy az EV-akkumulátoros aerogél szigetelőbetét vékony, könnyű, aerogél alapú anyagból készült hőgát, amelyet lítium-ion cellák, modulok vagy csomagok védelmére terveztek.

Az Aspen Aerogels a PyroThin-t ultravékony, könnyű szigetelő- és tűzgátló anyagként írja le, amelyet arra terveztek, hogy mérsékli a hőkiáramlást a cellák között, a modulok és a tömítések közötti korlátok szintjén.^[1] A praktikus akkumulátor-kialakításban ezek a párnák ott helyezkednek el, ahol a hőt késleltetni, blokkolni vagy átirányítani kell.

Miért használnak Airgel padokat az elektromos járművek akkumulátoraiban?

Ha egy nagyenergiájú akkumulátorcsomag csak folyadékhűtésre és BMS-felügyeletre támaszkodik, akkor hibát észlelhet, de mégsem tudja fizikailag lelassítani a hőátadást, ha egy cella hőkiürítésbe kerül.

A jobb megoldás az aktív hőszabályozás és a passzív aerogél szigetelő párnák kombinálása, így a csomag felügyeleti vezérléssel és fizikai terjedési ellenállással rendelkezik.

A termikus kifutás nem csak hőmérsékleti probléma; ez láncreakciós probléma. A jó airgel betét több időt biztosít az akkumulátornak, mivel csökkenti a hővezetést a kiinduló cellából a közeli cellákba.

Hibás: feltételezzük, hogy a hűtőlemez önmagában minden hőhatást megállíthat. Helyes: hűtés, légtelenítés, érzékelők, BMS logika és léggél akadályok együttes használata.

Hogyan akadályozzák meg az Airgel szigetelő párnák a hőátadást?

Ha a hő túl gyorsan mozog az akkumulátorkötegben, a szomszédos cellák veszélyes hőmérsékletet érhetnek el, mielőtt a BMS, a hűtőlemez vagy a szellőzőpálya irányítani tudná az eseményt.

A közvetlen megoldás az aerogél nanoporózus szerkezetének alkalmazása a gáz mozgásának korlátozására és a vezető hőátadás csökkentésére a szigetelőrétegen keresztül.

A NASA kifejti, hogy az aerogélek rendkívül porózusak, nagyon alacsony sűrűségűek, és rendkívül hatékonyak a hőátadás megakadályozásában, mivel pórusaik nanométeres tartományban vannak.^[2] Ez az aerogélt értékessé teszi ott, ahol a vékony szigetelésnek jobbnak kell lennie, mint a közönséges polimer hab.

A kép forrása: NASA airgel szigetelőanyag kutatás.^[2]

Mit jelent a 'sorozat' az EV Battery Series-Aerogel szigetelőbetétekben?

Ha a 'sorozatot' félreértik, mint egy speciális elektromos alkatrészt, előfordulhat, hogy nem megfelelő helyre van kiválasztva az akkumulátoregység belsejében.

A helyes értelmezés az, hogy az 'EV akkumulátor sorozat-aerogél szigetelő betétek' általában a sorba kapcsolt akkumulátorcellában vagy modulelrendezésben használt aerogél párnákra utalnak, nem pedig soros áramot vezető betétekre.

Az EV-csomagok sorosan és párhuzamosan kapcsolt cellákat tartalmaznak, hogy elérjék a célfeszültséget és kapacitást. Az aerogélpárnák általában nem áramot szállító hő- és mechanikai részek, amelyeket a cellasor-útvonal, a modulköteg vagy a csomagtartó szerkezet közelében helyeznek el.

Miben különböznek az Airgel párnák a csillámtól, a habszivacstól vagy a kerámiaszáltól?

Ha csak az ár vagy a vastagság alapján választja ki az elektromos járművek akkumulátorát, a csomag elveszítheti egyensúlyát a hőblokkolás, a kompresszió-visszanyerés, a dielektromos szilárdság, a súly és az összeszerelési tűrés között.

A legjobb megoldás az aerogélt, a csillámot, a habot és a kerámiaszálat összehasonlítani a tényleges meghibásodási mód szerint: termikus kifutás, celladuzzadás, vibráció, elektromos szigetelés, lángexpozíció vagy költségcél.

Az aerogélt általában akkor választják, ha a csomagnak erős szigetelésre van szüksége vékony és könnyű formában. A csillám erős a dielektrikum és a lánggátló teljesítmény szempontjából, a hab hasznos a tömörítéshez és a tolerancia-elnyeléshez, a kerámiaszálat pedig ott használják, ahol az extrém hőállóság számít.

Hol vannak elhelyezve az Airgel padok az elektromos járművek akkumulátormoduljában?

Ha az aerogél párnákat véletlenszerűen helyezik el anélkül, hogy figyelembe vennék a hőáramlást, a szellőzés irányát, a kompressziós terhelést és a kábelköteg elrendezését, a csomag továbbra is hőterjedést vagy mechanikai interferenciát szenvedhet.

A helyes megoldás az, hogy az aerogél párnákat a hőterjedési útnak, a cella kémiájának, a modulrendszer nyomásának, a hűtőlemez elhelyezkedésének és a nagyfeszültségű kábelköteg-hézagnak megfelelően helyezzük el.

A tasakos és prizmás cellák esetében a párnákat általában a nagy cellafelületek közé helyezik. A hengeres cellákhoz az aerogél felhasználható lapként, hüvelyként, modulkorlátként vagy csomagszintű szigetelőrétegként az architektúrától függően.

OEM- vagy akkumulátorcsomag-projekteknél küldje el a cellaformátumot, a kémiát, a kötegnyomást, a modulrajzot, a légtelenítési útvonalat és a hőteszt követelményeit a végső betét kiválasztása előtt. Egy kis mintavágás felfedheti az illeszkedést, a tömörítést és az összeszerelés kockázatát a szerszámozás előtt.

Hogyan működnek az Airgel Pads az autóipari kábelköteg-rendszerekkel?

Ha a nagyfeszültségű kábelköteg, az érzékelő kábelköteg vagy a gyűjtősín szigetelése túl közel van a hőterjedési úthoz, a szigetelés leromolhat, a kapcsok meglazulhatnak, és a diagnosztikai jelek meghibásodhatnak egy hibaesemény során.

A jobb megoldás az, ha az aerogél szigetelőbetéteket nagyfeszültségű vezetékekkel, feszültségérzékelő vezetékekkel, hőmérséklet-érzékelőkkel, gyűjtősín fedelekkel és csomagtömítési stratégiával együtt tervezzük.

Az akkumulátor biztonsága nem csak a cellák kémiája. Ez egy teljes rendszerű kialakítás, amely magában foglalja a cellák akadályait, a nagyfeszültségű kábelköteg-elvezetést, a légtelenítő csatornákat, az érzékelők elhelyezését, a földelést, az árnyékolást és a csatlakozók védelmét.

Milyen teljesítményadatokat kell ellenőrizniük a vásárlóknak?

Ha a szállító csak a vastagságot és az árat adja meg, a vevő nem tudja megítélni, hogy a betét túléli-e a kompressziót, a hőhatást, a lángot, a nedvességet, a vibrációt vagy a csomag összeszerelési feszültségét.

A helyes megoldás, ha műszaki adatlapot, hővezetési adatokat, kompressziós görbét, dielektromos vizsgálati eredményt, lángállósági információkat, üzemi hőmérséklet-tartományt és öregedési adatokat kérünk.

Az Aspen Aerogels megjegyzi, hogy az aerogél platformja optimalizálható a hővezető képesség, a vastagság és a kompressziós válasz szempontjából.^[1] Pontosan ezeket a paramétereket kell az akkumulátormérnököknek áttekinteniük, mielőtt párnázatot választanak.

Mely szabványok vonatkoznak az EV-akkumulátor Airgel Padákra?

Ha úgy választják ki az aerogél párnákat, hogy nem kapcsolják össze őket az akkumulátor biztonsági ellenőrzésével, akkor az anyag önmagában is kiválóan néz ki, de nem támogatja a csomagszintű tanúsítást vagy a visszaéléstesztet.

A helyes megoldás az, ha összekapcsoljuk a párna kiválasztását az elektromos járművek akkumulátorának biztonsági tesztjeivel, mint például a termikus, mechanikai, elektromos, környezetvédelmi és visszaélés-vizsgálati követelmények.

Az SwRI elmagyarázza, hogy az UL 2580 tesztelés az elektromos, mechanikai, termikus, környezeti és biztonsággal kapcsolatos tesztek során értékeli az elektromos járművek akkumulátorának biztonságát.^[3] A SAE J2464 olyan visszaélési teszteket ír le, amelyeket elektromos és hibrid elektromos járművek újratölthető energiatároló rendszereihez lehet használni.^[4]

Helytelen: az a kérdés, hogy egy aerogélpárna önmagában 'elmegy-e az UL 2580 szabványnak'. Helyes: a teljes akkumulátor-szerelvény tesztelése, mert a csomaggeometria, a cellák kémiája, a légtelenítés, a vezetékek és a gát elhelyezése mind befolyásolja a végeredményt.

Hogyan válasszunk Airgel Pad-t az elektromos járművek akkumulátorprojektjéhez?

Ha az alátétet azután választják ki, hogy a csomag elrendezése már lefagyott, akkor a mérnök rossz vastagságra, rossz összenyomásra, eltömődött szellőzésre vagy nem biztonságos kábelkötegre kényszerülhet.

A legjobb megoldás az, ha bevonjuk az airgel betét szállítóját és a kábelköteg beszállítóját korán a modulelrendezés, a nagyfeszültségű útválasztás és a hőterjedés szimulációja során.

A jó kiválasztási folyamat a cellaformátummal, a kémiával, az energiasűrűséggel, a célcsomag vastagságával, a kompressziós erővel, a hűtőlemez helyzetével, a légtelenítés irányával és a biztonsági teszt céljával kezdődik. Az alátétet a valódi modulveremben kell érvényesíteni, nem csak egy lapos labormintán.

A gyors kiértékeléshez küldje el cellaméretét, modulrajzát, célvastagságát, tömörítési tartományát, maximális hőmérsékleti eseményét és éves mennyiségét. Egy kis méretre vágott aerogélminta segíthet az illeszkedés megerősítésében a tömeggyártás előtt.

GYIK

Mik azok az EV akkumulátor aerogél szigetelő párnák?

Vékony, aerogél alapú hőzáró párnák, amelyeket elektromos járművek akkumulátoraiban használnak a hőátadás csökkentése, a hőterjedés lassítása és az akkumulátor biztonsági tervezésének támogatása érdekében.

Miért használják az aerogélt az elektromos járművek akkumulátoraiban?

Az aerogélt azért használják, mert könnyű és vékony formában erős hőszigetelést biztosít. Ez segít az akkumulátormérnököknek megvédeni a sejteket anélkül, hogy túl sok helyet pazarolna a csomagban.

Az aerogél párnák megakadályozzák a termikus kifutást?

Az airgel párnák nem akadályozzák meg minden sejt meghibásodását. Céljuk, hogy lassítsák vagy segítsék megállítani a hő terjedését az egyik meghibásodott cellából a közeli cellákba, a teljes csomag kialakításától függően.

Hol helyezik el az aerogél párnákat az akkumulátorcsomagban?

Elhelyezhetők cellák között, modulok között, gyűjtősínek közelében, csomagfedél alatt, szellőző utak mellett vagy csomagszintű sorompózónákban.

Az aerogél párnák elektromosan szigetelnek?

Sok aerogél akkumulátorpárnát elektromos szigeteléssel terveztek, de a pontos dielektromos szilárdság a termék szerkezetétől és a vizsgálati módszertől függ. Mindig ellenőrizze a szállító adatlapját.

Az airgel párnák jobbak, mint a csillámlapok?

Különféle problémákat oldanak meg. Az Airgel erős a vékony hőszigeteléshez, míg a csillám a dielektromos és lánggátló teljesítményhez. Sok EV-csomag mindkét anyagot különböző rétegekben használhatja.

Az airgel párnák helyettesíthetik a kompressziós párnákat?

Néha támogatják a termikus és a tömörítési funkciókat is, de nem mindig. A sejtduzzadást, a veremnyomást és a hosszú távú tömörítési viselkedést érvényesíteni kell.

Szakértői megjegyzés

Az EV akkumulátoros aerogél szigetelő párnák nem csak puha lapok, amelyeket a cellák közé helyeznek. Ezek biztonsági szempontból kritikus hőkorlátok, amelyeknek együtt kell működniük a cellák kémiájával, a légtelenítéssel, a kompresszióval, a hűtéssel, a gyűjtősínekkel, az érzékelőkkel, a csatlakozókkal és a nagyfeszültségű kábelköteg-elvezetéssel.

Miután 15 évet dolgoztam autóipari kábelkötegekkel, elektromos járművek akkumulátorkábel-szerelvényeivel, nagyfeszültségű összekötő elemekkel és egyedi jármű-táprendszerekkel, a gyakorlati szabályom egyszerű: az akkumulátor biztonságát soha nem egyetlen anyag teremti meg; úgy jön létre, ahogyan minden anyag, vezeték, csatlakozó és hőút együtt működik. Ha elektromos autóakkumulátor-projektjéhez aerogéles szigetelőbetétekre, nagyfeszültségű kábelköteg-védelemre, gyűjtősínszigetelésre vagy mintalépcsős hőszigetelő felülvizsgálatra van szüksége, a gyártás előtt küldje el a cella elrendezését, a feszültségosztályt, az útválasztási útvonalat és az érvényesítési célt. Egy kis minta és a korai műszaki felülvizsgálat megelőzheti a későbbi sokkal nagyobb csomagszintű hibákat.

Hivatkozások

1. Aspen Aerogels, 'PyroThin Thermal Runaway Barrier for EVs.' Aspen Aerogels PyroThin

2. NASA, 'Aerogélek: vékonyabb, könnyebb, erősebb.' NASA Airgel Research

3. Southwest Research Institute, 'UL 2580 szabványos akkumulátortesztelés' SwRI UL 2580 akkumulátorteszt

4. SAE International, 'SAE J2464 elektromos és hibrid elektromos járművek újratölthető energiatároló rendszerének biztonsági és visszaélési tesztelése.' SAE J2464

5. Aspen Aerogels, 'Elektromos járművek termikus szökéscsillapítása' Aspen Aerogels akkumulátoros hőkorlátok

6. NASA Spinoff, 'Aerogels Insulate Missions and Consumer Products' NASA Spinoff Airgel Applications