Dilihat: 0 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 14-08-2026 Asal: Lokasi
Jika panas yang tidak terkendali dibiarkan berpindah dengan bebas dari satu sel ke sel berikutnya, kegagalan baterai lokal dapat meningkat menjadi propagasi tingkat modul dan pada akhirnya mengancam keseluruhan paket baterai.
Oleh karena itu, penggunaan mika yang paling efektif berbeda-beda di setiap tingkat: penghalang tipis antar sel, penghalang termal dan listrik yang lebih besar di sekitar modul, dan isolasi tahan api pada tutup kemasan, dinding, busbar, dan antarmuka penting lainnya. Mika bukanlah bahan pendingin aktif; peran utamanya adalah untuk menunda perpindahan panas, menjaga pemisahan dielektrik, dan melindungi struktur di sekitarnya selama kejadian suhu tinggi yang tidak normal.
Ketika dua sel saling berdekatan, perpindahan panas langsung dari permukaan ke permukaan dapat memungkinkan sel yang rusak memanaskan sel tetangganya dengan cepat dan meningkatkan risiko perambatan panas sel ke sel.
Solusinya adalah memasang lembaran mika tipis, laminasi mika, atau penghalang berbasis mika yang direkayasa antara sel-sel yang berdekatan di mana arsitektur baterai memerlukan pemisahan termal dan dielektrik. Penghalang ini menciptakan ketahanan termal tambahan sekaligus menjaga isolasi listrik antara permukaan sel konduktif dan struktur sekitarnya.
Mika kaku dan laminasi mika digunakan sebagai pembatas antar sel baterai karena mampu mempertahankan kemampuan isolasi listrik pada suhu tinggi dan dapat membantu memperlambat perpindahan panas selama peristiwa termal.[1]
Mika tingkat sel sangat praktis dengan tata letak sel prismatik dan kantong di mana permukaan datar besar saling berhadapan. Arsitektur sel silinder mungkin menggunakan penghalang berbentuk, selongsong, cincin, spacer, atau bahan perambatan termal lainnya tergantung pada jarak sel dan arah ventilasi.
Mika tidak boleh menghalangi jalur ventilasi sel yang dirancang. Penghalang yang memperlambat perambatan panas lateral namun mengalihkan gas panas ke komponen penting lainnya dapat menciptakan mode kegagalan yang berbeda.
Sekalipun setiap sel mempunyai penghalang termal, kejadian parah masih dapat menyebabkan rangka modul, busbar, pelat ujung, kelompok sel di sekitarnya, dan komponen listrik terkena panas ekstrem.
Solusinya adalah dengan menggunakan komponen mika yang lebih besar sebagai penghalang sisi modul, insulasi pelat ujung, insulasi busbar, pelindung atas, dan pemisahan termal antar kelompok sel. Pada tingkat ini, mika tidak lagi hanya melindungi satu antarmuka sel; itu menjadi bagian dari arsitektur propagasi termal dan isolasi listrik modul.
Komponen mika biasanya digunakan untuk isolasi listrik antar sel, modul, dan bagian konduktif, serta sebagai penghalang termal dan perlindungan tahan api di dalam sistem baterai kendaraan listrik.[2]
Tingkat Baterai |
Posisi Mika yang Khas |
Fungsi Utama |
Risiko Desain Utama |
|---|---|---|---|
Sel |
Antara sel yang berdekatan |
Memperlambat perpindahan panas sel ke sel dan menyediakan isolasi dielektrik |
Memblokir jalur ventilasi atau menggunakan ketebalan yang berlebihan |
Modul |
Dinding modul, pelat ujung, busbar, dan batas kelompok sel |
Menahan panas dalam zona yang lebih kecil dan melindungi antarmuka listrik |
Gangguan pada kompresi, pendinginan, atau perakitan |
Mengemas |
Tutup kemasan, dinding samping, pembatas modul-ke-modul, dan komponen HV |
Lindungi enklosur dan tunda propagasi tingkat paket |
Berat, ruang pengemasan, dan cakupan tidak lengkap |
Pemilihan material tingkat modul juga harus mempertimbangkan kompresi. Beberapa arsitektur baterai memerlukan tekanan terkontrol pada kantong atau sel prismatik, yang berarti lembaran mika yang kaku dapat dikombinasikan dengan bantalan yang lebih sesuai daripada yang diharapkan dapat memberikan perlindungan terhadap kebakaran dan manajemen kompresi dengan sendirinya.
Jika peristiwa termal keluar dari modul, gas panas, nyala api, partikel, dan pancaran panas dapat menyerang tutup baterai, dinding penutup, busbar tegangan tinggi, kabel, konektor, atau struktur kendaraan di dekatnya.
Solusinya adalah dengan menggunakan lembaran mika yang lebih besar dan komponen berbentuk di sekitar batas kemasan yang penting, termasuk bagian bawah tutup kemasan, dinding perimeter, antarmuka modul-ke-modul, area busbar, dan komponen listrik bertegangan tinggi. Mika tingkat paket memberikan penghalang termal dan dielektrik akhir antara zona kegagalan internal baterai dan penutup atau kendaraan.
Aplikasi industri mencakup penghalang sel dan modul, insulasi di sekeliling bagian dalam kemasan baterai, pelindung penutup kemasan, dan insulasi mika fleksibel di sekitar komponen seperti busbar dan kabel.[3]
Tingkat kemasan umumnya memerlukan cakupan permukaan yang lebih besar daripada penghalang tingkat sel, sehingga berat, ketebalan, pengikatan, ketahanan getaran, potongan, bukaan ventilasi, dan toleransi perakitan menjadi lebih penting.
Menambahkan lembaran mika paling tebal di mana-mana tidak serta merta merupakan desain yang paling aman. Penghalang termal harus berfungsi dengan ventilasi gas, pelepas tekanan, pelat pendingin, jarak listrik, kemudahan servis, dan massa paket keseluruhan.
Menggunakan ketebalan dan geometri mika yang sama pada setiap level baterai dapat menambah massa yang tidak perlu namun tetap membuat jalur termal terpenting tidak cukup terlindungi.
Solusi yang tepat adalah memilih mika berdasarkan mode kegagalan di setiap lokasi daripada memperlakukannya sebagai satu lembar insulasi baterai universal. Penghalang sel memprioritaskan kontrol propagasi lokal, penghalang modul melindungi zona listrik dan struktural yang lebih besar, dan penghalang paket melindungi selungkup dan antarmuka kendaraan.
Logika desain yang disederhanakan adalah:
Level Sel: Hentikan perpindahan panas langsung ke sel tetangga.
Tingkat Modul: Mencegah satu kelompok sel mengkompromikan seluruh modul.
Tingkat Paket: Mencegah panas dan nyala api tingkat modul menyerang enklosur dan kendaraan di sekitarnya.
Lembaran mika yang terlalu tipis mungkin tidak memberikan penundaan termal yang cukup, sedangkan lembaran mika yang terlalu tebal akan menambah berat kemasan, biaya, tinggi tumpukan, dan kesulitan perakitan.
Solusinya adalah menentukan ketebalan melalui pengujian perambatan termal, persyaratan dielektrik, batasan mekanis, waktu pemaparan, dan lokasi penghalang. Tidak ada satu pun ketebalan mika yang tepat untuk setiap baterai EV.
Konstruksi yang diperlukan bergantung pada kimia sel, format sel, energi yang disimpan, jarak, fluks panas yang diharapkan, arah ventilasi gas, suhu yang diizinkan pada sisi yang dilindungi, tingkat mika, sistem pengikat, dan apakah bahan tersebut digunakan sendiri atau sebagai bagian dari penghalang multilapis.
Oleh karena itu, pemilihan bahan harus didasarkan pada pengujian baterai yang representatif, bukan hanya menentukan '1 mm mika' atau '2 mm mika' dari katalog umum.
Memperlakukan busa mika, aerogel, dan silikon sebagai bahan yang dapat dipertukarkan dapat menghasilkan kinerja termal yang buruk karena setiap bahan memecahkan kombinasi masalah insulasi, kompresi, penyegelan, dan proteksi kebakaran yang berbeda.
Solusi yang lebih baik sering kali adalah desain multilapis di mana mika memberikan perlindungan dielektrik dan api suhu tinggi, sementara bahan lain memberikan konduktivitas termal yang rendah, kepatuhan, bantalan, atau penyegelan. Kombinasi material harus dipilih berdasarkan arsitektur baterai sebenarnya dan hasil uji penyalahgunaan.
Mika sangat berguna jika diperlukan penghalang termal struktural dan isolasi listrik. Bahan berbasis aerogel menawarkan konduktivitas termal yang sangat rendah, sedangkan busa silikon dapat memberikan pemulihan kompresi dan akomodasi celah.
Satu bahan tidak diharapkan dapat menjalankan seluruh fungsi baterai.
Memesan lembaran mika datar sebelum memastikan geometri baterai dapat mengakibatkan ventilasi tersumbat, jarak perakitan yang buruk, material retak, jalur termal tidak tertutup, atau gangguan pada busbar dan struktur pendingin.
Solusi yang tepat adalah merancang komponen mika dari Cell, Module, atau Pack CAD yang sebenarnya dan skenario thermal-runaway. Ketebalan, potongan, lubang, jarak tepi, persyaratan tekukan, perekat, metode pemasangan, persyaratan dielektrik, dan toleransi dimensi yang diijinkan harus ditentukan sebelum pemotongan prototipe.
Informasi Teknik yang Harus Disediakan:
Kirim format sel, lokasi mika, gambar CAD, rentang ketebalan yang diperlukan, dimensi maksimum, target dielektrik, target penghalang termal, persyaratan perekat, persyaratan kompresi, suhu pengoperasian, dan spesifikasi uji penyalahgunaan baterai yang berlaku.
Lembaran mika dapat bertahan dalam uji api laboratorium namun tetap gagal di dalam baterai jika partikel panas melewati penghalang, sambungan terbuka selama getaran, atau perpindahan panas melalui tepi dan pengencang yang tidak tertutup.
Solusinya adalah dengan memvalidasi material dan arsitektur baterai yang dirakit dalam kondisi pelarian termal, kelistrikan, mekanik, dan lingkungan yang representatif. Bahan mudah terbakar saja tidak menunjukkan bahwa desain Sel, Modul, atau Paket dapat mengontrol perambatan termal.
UL Solutions melakukan pengujian penyalahgunaan baterai EV, kebakaran, dan perambatan termal serta mencantumkan standar termasuk UL 2580, GB 38031, SAE J2464, SAE J2929, UN 38.3, dan UNECE R100 di antara kerangka kerja pengujian baterai yang umum digunakan.[4]
ISO 6469-1 menetapkan persyaratan keselamatan untuk sistem penyimpanan energi isi ulang yang digunakan pada kendaraan jalan raya bertenaga listrik, sementara UNECE mengerjakan Peraturan No. 100 yang secara khusus membahas perambatan termal dan perlindungan penumpang dari peristiwa baterai yang berbahaya.[5][6]
Butuh Lembar Mika Khusus untuk Baterai EV?
Untuk tinjauan prototipe, siapkan CAD Sel, Modul, atau Paket, lokasi pemasangan mika, target ketebalan, kebutuhan dielektrik, target pelarian termal, dimensi maksimum, potongan, konstruksi perekat, jumlah sampel, dan permintaan tahunan.
Menentukan tingkat pemasangan yang tepat terlebih dahulu akan mempermudah pemilihan tingkat mika, ketebalan, geometri, dan proses pembuatan yang benar.
Mika terutama digunakan untuk isolasi listrik suhu tinggi, penghalang termal, proteksi kebakaran, dan kontrol propagasi pelarian termal di sekitar sel, modul, busbar, dan struktur paket baterai.
Ya. Lembaran mika tipis atau penghalang mika yang direkayasa dapat dipasang di antara sel yang berdekatan jika desain baterai memerlukan isolasi dielektrik tambahan dan ketahanan perambatan termal.
Lokasi yang umum termasuk batas kelompok sel, dinding samping modul, pelat ujung, busbar, pelindung atas, dan struktur konduktif listrik yang memerlukan isolasi dielektrik.
Mika dapat digunakan di bawah tutup kemasan, di sepanjang dinding penutup, di antara modul, di sekitar busbar dan komponen bertegangan tinggi, dan di lokasi lain yang memerlukan penghalang termal atau listrik.
Tidak ada bahan yang dapat menjamin pelepasan panas tidak akan terjadi. Mika digunakan sebagai penghalang pasif untuk memperlambat perpindahan panas, menjaga insulasi, dan membantu mengurangi atau menunda penyebaran ke komponen di sekitarnya.
Tidak. Ketebalan yang lebih besar dapat meningkatkan kemampuan penghalang pada beberapa desain namun juga meningkatkan bobot, ruang pengemasan, biaya, dan kesulitan perakitan. Ketebalan harus divalidasi untuk arsitektur baterai tertentu.
Tingkat validasi akhir harus mencerminkan bagaimana materi digunakan. Penyaringan tingkat sel berguna, namun pengujian tingkat modul dan paket mungkin masih diperlukan karena jalur propagasi, gas ventilasi, geometri penutup, dan komponen di sekitarnya mengubah perilaku sistem.
Perspektif Komponen Baterai Otomotif 15 Tahun
Berdasarkan pengalaman manufaktur komponen otomotif dan wire harness selama 15 tahun, saya tidak memilih mika berdasarkan peringkat suhu atau ketebalan saja. Pertanyaan pertama adalah selalu di mana letak bagiannya: Sel, Modul, atau Paket.
Penghalang sel harus mengontrol perpindahan panas lokal tanpa mengganggu ventilasi; penghalang modul harus melindungi antarmuka listrik dan struktural; dan penghalang paket harus melindungi penutup dan kendaraan di sekitarnya. Desain yang andal berasal dari pencocokan kadar mika, ketebalan, bentuk, metode pemasangan, dan uji validasi dengan jalur kegagalan yang tepat.
[1] Elmelin — Isolasi Mika untuk Keamanan Baterai EV dan Penghalang Sel
[2] Elmelin — Komponen Mika untuk Isolasi Termal dan Listrik Baterai
[3] Electrolock — Perlindungan Pelarian Termal pada Baterai EV: Peran Mika
[4] Solusi UL — Pengujian Penyalahgunaan Baterai EV, Kebakaran dan Propagasi Termal
[6] UNECE — Peraturan PBB No. 100 Pekerjaan Propagasi Termal
