Aerogel vs Mica: Mana yang Lebih Baik untuk Perlindungan Termal Baterai EV?

Memilih penghalang termal yang salah dapat menyebabkan panas dari satu sel lithium-ion yang rusak mencapai sel yang berdekatan dengan lebih cepat, sehingga meningkatkan risiko perambatan termal yang tidak terkendali dari sel ke sel.

Aerogel umumnya lebih baik bila prioritas desainnya adalah isolasi termal maksimum dalam lapisan tipis dan ringan, sedangkan mika lebih kuat ketika isolasi listrik, stabilitas struktural, dan kinerja penghalang suhu tinggi menjadi prioritas. Di banyak paket baterai EV, solusi terbaik bukanlah memilih satu bahan secara universal, tetapi menggunakan masing-masing bahan yang sifatnya dapat mengatasi risiko termal dan listrik tertentu.

Apa Perbedaan Utama Antara Aerogel dan Mika?

Memperlakukan aerogel dan mika sebagai bahan insulasi yang dapat diganti dapat mengakibatkan ketebalan, berat, biaya, atau perlindungan yang tidak memadai pada lokasi penting di dalam unit baterai.

Pilih aerogel terutama untuk isolasi termal dan mika terutama untuk aplikasi penghalang listrik-termal yang kuat. Struktur Aerogel yang sangat berpori menekan perpindahan panas dengan sangat efektif, sementara mika memberikan sifat dielektrik yang sangat baik dan tetap stabil secara dimensi pada suhu yang ekstrim.

Perbedaan ini menjadi sangat penting selama pelarian termal. UL Solutions mencatat bahwa peristiwa termal baterai EV dapat melibatkan suhu, nyala api, tekanan, dan partikel yang terlontar sangat tinggi, yang berarti pemilihan material harus mempertimbangkan lebih dari satu nilai konduktivitas termal.^[1]

Apakah Aerogel Lebih Baik untuk Perlindungan Pelarian Termal Sel-ke-Sel?

Tanpa isolasi yang memadai antara sel-sel yang berdekatan, panas yang dilepaskan oleh satu sel yang rusak dapat dengan cepat berpindah ke sel-sel tetangga dan berkontribusi pada perambatan melalui modul.

Penghalang berbasis aerogel sangat menarik ketika para insinyur membutuhkan ketahanan termal yang kuat dengan ketebalan dan berat yang minimal. Struktur berporinya membatasi konduksi panas padat dan gas, sehingga memungkinkan penghalang yang relatif tipis untuk memperlambat perpindahan panas antar permukaan yang berdekatan.

Hal ini membuat aerogel sangat relevan dengan penghalang sel-ke-sel dalam modul dengan kepadatan energi tinggi , yang menganggap setiap milimeter ruang pengemasan sangatlah penting.

Kapan Mika Lebih Baik Dari Aerogel?

Isolasi termal saja mungkin tidak cukup di sekitar busbar, sambungan tegangan tinggi, penutup modul, dan lokasi lain di mana isolasi listrik dan stabilitas mekanis sama pentingnya.

Mika seringkali menjadi pilihan yang lebih kuat ketika komponen tersebut harus menyediakan penghalang suhu tinggi dan isolasi dielektrik yang dapat diandalkan. Ini dapat diolah menjadi lembaran dan bagian die-cut khusus untuk modul, busbar, penutup, dan struktur insulasi tegangan tinggi.

Hal ini membuat mika sangat berguna di dekat busbar HV, konektor, antarmuka listrik, batas modul, dan area perlindungan tingkat paket.

Aerogel vs Mika: Bahan Mana yang Performanya Lebih Baik?

Memilih material dari satu spesifikasi seperti suhu maksimum dapat menyembunyikan perbedaan penting dalam konduktivitas termal, perilaku kompresi, kinerja dielektrik, ketebalan, dan ketahanan mekanis.

Bandingkan bahan-bahan tersebut berdasarkan fungsi sebenarnya di dalam baterai daripada mencari satu pemenang universal. Pemisah sel memiliki persyaratan yang sangat berbeda dari penghalang busbar HV atau komponen isolasi selungkup.

Bisakah Aerogel dan Mika Digunakan Bersamaan?

Memaksa satu bahan isolasi untuk melakukan setiap fungsi termal, listrik, dan mekanis dapat menyebabkan baterai menjadi tidak efisien dan meningkatkan biaya bahan tanpa meningkatkan keselamatan.

Arsitektur insulasi hibrid dapat menggunakan aerogel di dekat sel dan mika di sekitar area yang menuntut listrik atau mekanis. Hal ini memungkinkan para insinyur untuk menggunakan aerogel di mana ketahanan termal per satuan ketebalan paling penting dan mika di mana kinerja penghalang dielektrik dan struktural menjadi sangat penting.

Misalnya, modul baterai dapat menggunakan komposit aerogel antar sel sambil menggunakan komponen mika die-cut di sekitar busbar, sambungan tegangan tinggi, penutup modul, atau antarmuka enklosur.

Bagaimana Seharusnya Insinyur Memilih Antara Aerogel dan Mika?

Memilih penghalang termal sebelum memahami kimia sel, perilaku propagasi, celah yang tersedia, beban kompresi, tegangan, dan komponen di sekitarnya dapat menyebabkan desain ulang yang mahal setelah pengujian modul.

Tentukan skenario kegagalan terlebih dahulu, lalu pilih material dan ketebalan sesuai kinerja termal, listrik, dan mekanik yang diperlukan. Bagian prototipe pada akhirnya harus divalidasi pada tingkat sel, modul, dan paket yang relevan.

UL Solutions melakukan pengujian propagasi termal baterai EV dari sel hingga tingkat paket dan mengevaluasi efektivitas penghalang anti-propagasi dan bahan isolasi.^[2] SAE J2464 juga membahas pengujian penyalahgunaan baterai kendaraan listrik dan hibrida dalam kondisi di luar jangkauan pengoperasian normalnya.^[3]

Butuh Suku Cadang Aerogel atau Mika Khusus untuk Proyek Baterai EV?

Fuqiang dapat mendukung komponen isolasi baterai khusus sesuai dengan sel, modul, paket, busbar, konektor, dan tata letak kabel tegangan tinggi Anda. Kirimkan gambar Anda, ketebalan yang dibutuhkan, suhu pengoperasian, voltase, dan lokasi pemasangan kepada kami untuk pemilihan material atau evaluasi sampel.

Pertanyaan Umum

Apakah aerogel lebih baik dari mika untuk baterai EV?

Tidak secara universal. Aerogel umumnya lebih kuat untuk isolasi termal efisiensi tinggi, sementara mika sangat berharga ketika isolasi listrik dan kinerja penghalang termal struktural juga diperlukan.

Di mana aerogel digunakan dalam baterai EV?

Komposit aerogel umumnya dipertimbangkan untuk lokasi penghalang termal yang ketat seperti di antara sel baterai atau di sekitar modul yang membatasi perpindahan panas sangat penting.

Di mana mika digunakan pada baterai EV?

Komponen mika dapat digunakan di sekitar modul, busbar, sambungan tegangan tinggi, penutup baterai, dan antarmuka enklosur yang memerlukan isolasi termal dan listrik.

Bisakah mika menghentikan pelarian termal baterai?

Mika tidak menghentikan pelepasan panas elektrokimia yang terjadi di dalam sel yang rusak. Ini dapat menjadi bagian dari sistem penghalang yang dirancang untuk menunda penyebaran panas dan api ke komponen sekitarnya.

Bisakah aerogel sepenuhnya mencegah perambatan termal yang tidak terkendali?

Tidak ada materi yang diasumsikan dapat sepenuhnya mencegah penyebaran tanpa validasi tingkat sistem. Kinerja penghalang bergantung pada konstruksi material, ketebalan, kimia sel, jarak, kompresi, fluks panas, ventilasi, dan arsitektur kemasan.

Perspektif Wire Harness Otomotif 15 Tahun

Setelah 15 tahun bekerja dengan kabel otomotif dan sistem kelistrikan kendaraan listrik, saya melihat isolasi baterai sebagai bagian dari arsitektur tegangan tinggi yang lengkap—bukan keputusan material yang terisolasi. Aerogel dapat mengontrol perpindahan panas di sekitar sel, sementara mika dapat memberikan pemisahan termal dan listrik yang kuat di sekitar busbar, konektor HV, dan antarmuka kabel.

Oleh karena itu, bahan terbaik bukan sekadar aerogel atau mika. Bahan, ketebalan, geometri, dan lokasinya sesuai dengan mode kegagalan baterai yang sebenarnya.

Referensi Resmi

[1] Solusi UL — Evaluasi Pelarian Termal Penutup Baterai (BETR).

[2] Solusi UL — Pengujian Penyalahgunaan Baterai EV, Kebakaran, Termal, dan Kinerja

[3] SAE International — Pengujian Penyalahgunaan Baterai Kendaraan Listrik J2464