Penghalang Pelarian Termal Mana yang Terbaik untuk Baterai EV: Mika, Aerogel, atau Komposit Keramik? 

Memilih penghalang pelarian termal baterai EV berdasarkan suhu maksimum saja dapat membuat paket rentan terhadap perambatan sel ke sel, pancaran api, erosi partikel, atau kegagalan listrik.

Bahan yang tepat bergantung pada lokasi pemasangan penghalang dan apa yang harus dilakukan selama pengoperasian baterai normal dan peristiwa termal. Aerogel sangat menarik karena ketahanan termal sel-ke-sel yang tipis, mika memberikan isolasi listrik dan suhu tinggi yang kuat, sementara material komposit keramik dapat memberikan perlindungan api dan termal yang kuat dalam aplikasi tingkat modul dan paket.

Oleh karena itu, tidak ada pemenang universal dalam perbandingan aerogel vs mika . Seorang insinyur baterai pertama-tama harus menentukan paparan termal, ketebalan, kompresi, persyaratan dielektrik, dan lokasi pemasangan sebelum memilih material.

Apa Perbedaan Penghalang Komposit Mika, Aerogel, dan Keramik?

Mengganti satu bahan dengan bahan lain berdasarkan konduktivitas termal saja dapat menyelesaikan satu masalah sekaligus menimbulkan masalah pengemasan, kompresi, atau isolasi listrik.

Bandingkan bahan berdasarkan fungsinya, bukan nama bahannya. Aerogel dapat memberikan ketahanan termal yang tinggi dalam ruang sel-ke-sel yang tipis; mika sangat cocok untuk isolasi listrik dan penghalang tahan api; komposit berbasis keramik menjadi menarik jika paparan panas yang parah dan kinerja penghalang struktural penting.

Kapan Aerogel Lebih Baik Daripada Mika Antar Sel Baterai?

Menggunakan penghalang yang menghantarkan terlalu banyak panas melintasi celah sel yang sempit dapat memungkinkan sel yang gagal memanaskan sel tetangganya dengan cukup cepat untuk berkontribusi pada perbanyakan.

Aerogel menjadi sangat menarik karena ketahanan termal yang tinggi harus masuk ke dalam ruang sel-ke-sel yang tipis. Penghalang aerogel EV komersial juga dapat direkayasa berdasarkan perilaku kompresi sehingga bantalan berfungsi selama pembengkakan sel normal serta selama peristiwa termal yang tidak normal.^[1]

Aspen Aerogels telah melaporkan contoh modul mini yang menggunakan dua sel prismatik 62 Ah dengan penghalang PyroThin 2,35 mm pada regangan sekitar 50%. Sel yang berdekatan tidak memasuki pelarian termal dalam pengujian khusus tersebut, meskipun Aspen secara eksplisit mencatat bahwa pengaturan tersebut mengisolasi beberapa jalur propagasi sekunder yang ditemukan dalam paket lengkap.^[2]

Hasil tersebut tidak boleh diubah menjadi “aturan aerogel 2,35 mm” yang universal. Mekanisme kimia sel, energi, jarak, kompresi dan propagasi berbeda-beda tergantung desain baterai.

Kapan Mika dan Keramik Komposit Menjadi Pilihan Lebih Baik?

Menggunakan bahan kompresi sel lunak di mana pun dapat meninggalkan busbar, batas modul, atau penutup kemasan tanpa penghalang listrik atau struktural yang diperlukan.

Gunakan material komposit mika atau keramik yang desainnya memerlukan insulasi listrik bersuhu tinggi, tahan api, atau penghalang yang lebih stabil secara struktural. Mika dapat sangat berguna di sekitar konduktor HV, busbar, struktur modul, dan isolasi tingkat paket.

Komposit silikon yang dapat dikeramifikasi memberikan cara lain. Saint-Gobain, misalnya, mencantumkan produk silikon yang dapat diramifikasi untuk bantalan pelarian termal sel-ke-sel dan perlindungan kemasan, menunjukkan bahwa sistem pembentuk keramik dapat menggabungkan fleksibilitas selama perakitan dengan penghalang pelindung selama paparan panas yang parah.^[3]

Bagaimana Seharusnya Anda Memilih Penghalang Pelarian Termal?

Membeli bahan dengan klaim suhu paling mengesankan tidak membuktikan bahwa baterai akan menolak perambatan termal.

Tentukan paparan kegagalan aktual dan validasi konstruksi yang telah selesai. Pertimbangkan kimia sel, lokasi penghalang, ketebalan yang tersedia, kompresi, kinerja dielektrik, paparan api, dampak partikel, dan material di sekitarnya.

UL Solutions mencatat bahwa peristiwa pelarian termal dapat melibatkan suhu tinggi, tekanan, nyala api seperti jet, dan partikel yang dikeluarkan yang mampu mengikis bahan pelindung. Pengujian UL 2596 dikembangkan untuk menyaring kinerja material terhadap gabungan bahaya ini.^[4]

Membandingkan Penghalang Baterai Mika, Aerogel, dan Keramik?

Kirimkan Fuqiang format sel Anda, lokasi penghalang, ketebalan yang tersedia, persyaratan kompresi, dan target perlindungan termal. Tim teknis kami dapat meninjau opsi material yang telah dipotong dan menyiapkan sampel prototipe untuk validasi paket baterai.

Pertanyaan Umum

Apakah aerogel lebih baik dari mika untuk baterai EV?

Tidak secara universal. Aerogel sangat berguna untuk penghalang termal sel-ke-sel yang tipis, sementara mika dapat bermanfaat jika isolasi listrik, stabilitas struktural, dan perlindungan suhu tinggi merupakan prioritas.

Apa alternatif lembaran mika untuk insulasi baterai?

Tergantung pada aplikasinya, alternatifnya dapat mencakup penghalang aerogel, komposit silikon yang dapat diramifikasi, dan sistem insulasi berbasis keramik lainnya. Penggantiannya harus dipilih berdasarkan fungsinya, bukan ketebalannya saja.

Bisakah penghalang termal menghentikan pelepasan panas baterai?

Penghalang tidak menghentikan kegagalan elektrokimia di dalam sel permulaan. Perannya adalah untuk mengurangi panas dan jalur perambatan lainnya sehingga sel-sel di sekitarnya cenderung tidak memasuki jalur pelarian termal.

Bahan apa yang terbaik untuk perlindungan pelepasan panas dari sel ke sel?

Tidak ada bahan terbaik yang universal. Kimia sel, celah yang tersedia, kompresi, paparan termal, dan arsitektur paket menentukan penghalang yang tepat.

Bisakah mika dan aerogel digunakan dalam satu baterai?

Ya. Sebuah paket dapat menggunakan aerogel antara sel dan mika atau insulasi suhu tinggi lainnya di lokasi modul, busbar, atau enclosure ketika persyaratan teknik membenarkan strategi material hibrida.

Perspektif Wire Harness dan Isolasi EV Otomotif 15 Tahun

Setelah 15 tahun menangani wire harness otomotif dan isolasi listrik EV, saya telah belajar bahwa perlindungan termal yang tidak terkendali harus dirancang berdasarkan lokasi dan mode kegagalan, bukan berdasarkan reputasi material. Paket baterai terkuat sering kali menggunakan bahan berbeda untuk ketahanan termal tingkat sel, isolasi listrik HV, dan proteksi kebakaran tingkat paket.

Referensi Resmi

[1] Aspen Aerogels — Penghalang Pelarian Termal Sel-ke-Sel PyroThin

[2] Aspen Aerogels - Pengujian Propagasi Termal Sel-ke-Sel

[3] Saint-Gobain - Perlindungan Kebakaran dan Propagasi Termal Baterai EV

[4] Solusi UL — Evaluasi Pelarian Termal Penutup Baterai