Come si seleziona lo spessore della schiuma MPP per i pacchi batteria EV?   

La scelta dello spessore della schiuma MPP semplicemente adattando la distanza nominale della batteria può creare una pressione eccessiva nelle celle durante l'assemblaggio o una pressione troppo bassa più avanti nella durata della batteria.

Selezionare lo spessore della schiuma MPP dalla finestra di compressione completa, non solo dallo spazio nominale. Prima di congelare lo spessore della pastiglia, è necessario considerare la spaziatura delle celle, la tolleranza dimensionale, la compressione all'inizio del ciclo di vita, il rigonfiamento a fine vita e l'intervallo di pressione richiesto.

Perché lo spazio nominale tra le celle non è sufficiente?

Una pastiglia dimensionata solo per la geometria nominale può diventare eccessivamente compressa nello spazio più piccolo e sottocompressa in quello più grande.

Calcolare gli spazi installati minimo e massimo nell'intero stack di tolleranza della batteria. Quindi confrontare tali dimensioni con la curva di compressione-forza-deflessione della schiuma MPP selezionata.

Lo spazio nominale tra le celle è solo il punto di partenza. La tolleranza dimensionale delle celle, la tolleranza del modulo-telaio, lo spessore dell'adesivo e la variazione dell'assemblaggio possono modificare la reale compressione applicata al cuscinetto.

In che modo il rigonfiamento delle cellule influisce sullo spessore della schiuma MPP?

Se la schiuma MPP raggiunge la regione ad alta forza troppo presto durante l'espansione della cella, la pressione dello stack può aumentare oltre la finestra di progettazione meccanica prevista.

Selezionare lo spessore iniziale della schiuma in modo che il cuscinetto rimanga entro un intervallo di compressione accettabile dall'inizio alla fine della vita.

La scelta del tampone di compressione della batteria dovrebbe quindi considerare la chimica delle celle, il rigonfiamento previsto, lo spazio disponibile, la pressione di inizio vita e la pressione di fine vita piuttosto che solo lo spessore.^[1]

Un cuscinetto più spesso non è automaticamente più sicuro. Se la schiuma è troppo spessa per lo spazio disponibile, il modulo batteria potrebbe iniziare la vita con una compressione eccessiva prima ancora che si verifichi il rigonfiamento delle celle.

Dovresti utilizzare una percentuale di compressione fissa?

Utilizzando una regola universale come 'comprimere ogni schiuma della batteria del 30%' è possibile produrre forze completamente diverse quando cambia la densità dell'MPP, la struttura delle celle o la qualità del materiale.

Utilizzare i dati effettivi di compressione-forza-deflessione per il grado di schiuma MPP specifico. La percentuale di compressione diventa significativa solo quando è collegata alla forza o al campo di pressione richiesti.

ASTM D3575 fornisce metodi di prova standardizzati per materiali cellulari flessibili costituiti da polimeri olefinici. Tuttavia, i risultati misurati si applicano a condizioni di test definite e non devono essere trattati automaticamente come prestazioni di servizio esatte del pacco batteria.^[2]

Non approvare lo spessore della schiuma MPP solo da una percentuale di compressione generica. La temperatura, il tempo di invecchiamento e la compressione ripetuta possono modificare la risposta meccanica.

Cosa dovrebbe essere testato prima dell'approvazione dello spessore finale?

Uno spessore di schiuma MPP che funziona perfettamente nel CAD può comunque guastarsi dopo l'invecchiamento termico, la compressione ripetuta o l'installazione nel modulo batteria vero e proprio.

Testare i cuscinetti del prototipo alle condizioni di stack minime, nominali e massime previste. Quando possibile, includi la vera struttura adesiva e laminata.

Importanti punti di validazione includono la forza di compressione iniziale, la deformazione fissa, il rilassamento dello stress, il recupero, l'invecchiamento termico e la stabilità dimensionale.

Se l'adesivo viene aggiunto su uno o entrambi i lati, anche il suo spessore deve essere incluso nel calcolo dell'impilamento finito. Una schiuma da 2 mm con adesivo e pellicole protettive non è necessariamente un componente finito da 2 mm.

Non sei sicuro se ti serve schiuma MPP da 1 mm, 2 mm o 3 mm?

Invia a Fuqiang il gap cellulare minimo e massimo, il rigonfiamento cellulare previsto, la forza di compressione target, la temperatura operativa e le dimensioni desiderate del cuscinetto. Il nostro team di ingegneri può esaminare gli spessori MPP candidati e preparare campioni fustellati per la convalida della compressione e dell'assemblaggio.

Domande frequenti

Qual è lo spessore migliore della schiuma MPP per le batterie dei veicoli elettrici?

Non esiste uno spessore migliore universale. Lo spessore corretto della schiuma MPP dipende dalla distanza della batteria, dalla tolleranza dimensionale, dal rigonfiamento delle celle, dalla curva di compressione della schiuma e dall'intervallo di pressione richiesto.

Lo spessore della schiuma MPP dovrebbe eguagliare lo spazio tra le celle della batteria?

No. Normalmente il tampone deve funzionare a compressione controllata, quindi adattare lo spessore della schiuma non compressa direttamente allo spazio nominale potrebbe non produrre la pressione richiesta.

La schiuma MPP più spessa offre un'ammortizzazione migliore?

Non automaticamente. L'aumento dello spessore modifica il rapporto di compressione e la forza applicata alle celle. Il risultato deve rimanere entro l'intervallo di pressione accettabile del produttore della batteria.

Quanto deve essere compressa la schiuma MPP?

Non esiste una percentuale di compressione universale. Utilizzare i dati di compressione-forza-deflessione del grado MPP specifico e confrontarli con la pressione della cella richiesta.

Lo spessore dell'adesivo conta quando si sceglie la schiuma della batteria?

SÌ. L'adesivo sensibile alla pressione, le pellicole di supporto e gli strati laminati contribuiscono allo spessore della pila finita e dovrebbero essere inclusi nei calcoli delle tolleranze.

Il rigonfiamento delle cellule dovrebbe essere incluso nella scelta dello spessore della schiuma?

SÌ. Il rigonfiamento previsto delle celle è uno degli input più importanti perché modifica la compressione dei cuscinetti e la pressione dello stack durante la durata di vita della batteria.

Una prospettiva di 15 anni sui cablaggi automobilistici e sui materiali delle batterie

Dopo 15 anni di lavoro con componenti elettrici automobilistici e materiali per batterie, consiglio di congelare lo spessore della schiuma MPP solo dopo aver esaminato la tolleranza meccanica completa e la finestra di compressione . Il tampone corretto non è semplicemente quello che colma il divario CAD fin dal primo giorno, ma è anche quello che mantiene la pressione controllata mentre la batteria cambia per tutta la sua vita utile.

Riferimenti autorevoli

[1] Saint-Gobain: gestione del rigonfiamento e della compressione delle celle della batteria dei veicoli elettrici

[2] ASTM D3575-20 — Metodi di prova per materiali cellulari flessibili costituiti da polimeri olefinici

[3] ASTM D4819: Specifiche standard per materiali poliolefinici cellulari flessibili