マイカ断熱材は、マイカベースの材料が高温に耐えることができ、熱応力下で物理的バリアを維持するのに役立つ可能性があるため、EV バッテリー用途に使用されます。製品の構造に応じて、マイカシートは電気絶縁を提供しながら、熱と炎の保護に貢献できます。
ただし、電気絶縁性、断熱性、難燃性は異なる性質です。電気的分離に適したマイカ材料が自動的に効果的な熱暴走バリアになるわけではありません。完全な複合材料は、その意図された機能について評価する必要があります。
EVバッテリーにおけるマイカベース材料のさまざまな保護機能
保護機能 |
それが意味するもの |
関連する評価 |
重要な制限事項 |
|---|---|---|---|
電気絶縁 |
耐電気伝導性と絶縁破壊性 |
耐電圧、絶縁抵抗 |
遮熱性能が確立されていない |
断熱性 |
界面全体の熱伝達を低減する |
定義された条件下での熱伝導率または熱抵抗 |
厚さ、構造、温度によって異なります |
難燃性 |
指定された火炎暴露下での発火、燃焼、または損傷に対する耐性 |
適用材料燃焼試験 |
微火の結果はバッテリーの熱暴走を表すものではありません |
熱暴走バリア性能 |
定義されたバッテリー障害イベント中に意図した保護機能を維持する |
アプリケーション固有の熱的および機械的暴露試験 |
システムレベルの安全性評価が必要 |
隣接するコンポーネント間の過剰な熱伝達により、熱への曝露が増大し、温度に敏感な断熱材や近くの構造が損傷する可能性があります。
測定された厚さ方向の熱特性と設置された完全なスタックアップを使用して、マイカベースのバリアを評価します。
熱伝達は、材料の伝導率、厚さ、接触抵抗、圧縮、および温度差に依存します。 ASTM C177 は、定義された条件下で定常状態の熱伝達特性を測定するためのガード付きホット プレート法を提供します [1]。室温付近で測定された結果は、短期間の極端な加熱時のパフォーマンスを予測するとみなすべきではありません。熱モデリングでは、意図した暴露に関連するデータを使用する必要があります。
バリアの位置が正しくないと、重要なコンポーネントが熱にさらされたり、バッテリーの本来の冷却機能や通気機能が妨げられたりする可能性があります。
熱的危険性の評価、電気アーキテクチャ、および利用可能なパッケージングスペースに従ってマイカバリアを配置します。
候補となる場所には、選択したセル間インターフェイス、モジュールのパーティション、バスバー カバー、エンクロージャの表面などが含まれます。正しい位置は、セルの設計、熱イベント経路、機械的保持、および隣接する材料の機能によって異なります。熱的影響を検証することなく、冷却プレートに熱を伝達することを目的としたサーマルインターフェース材料の代わりにマイカを使用すべきではありません。
耐熱シートだけで伝播が阻止されると仮定すると、バッテリー設計が高温ガス、炎への曝露、および機械的損傷に対して脆弱になる可能性があります。
バッテリーシステムに定義された実際の熱的および機械的故障条件下でマイカバリアを検証します。
熱暴走には定常状態の伝導以上のものが関係します。高温のガス、粒子、炎、圧力、および局所的な材料の破損がバリアに影響を与える可能性があります。 ASTM E1354 は、指定された実験室条件下での発熱や発煙などの火災応答特性を測定します [2]。ただし、バッテリー パック内での伝播防止は確立されていません。パックレベルのテストでは、実際の設計と関連する安全要件に対処する必要があります。
高温マイカ断熱材として説明されている 2 つの材料は、バインダー、補強材、構造が同一ではないため、異なる動作をする可能性があります。
グレードを選択する前に、完全な材料仕様と一貫した条件下でのテスト結果を比較してください。
マイカの種類、開示されている場合は結合剤組成、総厚さ、構造、熱試験条件、および暴露後の構造的完全性の証拠を要求してください。 IEC 60695-11-10 には、適用可能な材料に対する小火炎スクリーニング方法が記載されています [3]。 EV の熱暴走認定として扱うべきではありません。適切な材料スクリーニング計画では、日常的な動作温度と例外的な障害への曝露を区別する必要があります。
技術的な材料を比較するには、バリアの位置、利用可能なスペース、予想される熱への曝露、隣接するコンポーネント、および関連する安全目標を共有します。承認前に候補構造の評価と必要な具体的な証拠を要求します。
マイカは断熱材ですか、電気絶縁材ですか?
マイカは電気絶縁性と耐熱性でよく知られています。断熱層としての有効性は、完成した材料の構造、厚さ、温度条件によって異なります。
マイカ絶縁体はバッテリー冷却材の代わりに使用できますか?
自動的ではありません。冷却材は熱伝達を管理するために選択されますが、熱バリアは熱伝達を制限することを目的とする場合があります。置き換えには熱設計の検証が必要です。
定格温度が高いほど断熱性が高いということですか?
いいえ、耐熱性は指定された条件下での生存または許容可能な性能を表しますが、断熱性は熱伝達に関係します。 2 つのプロパティは個別に評価する必要があります。
バッテリーの熱暴走についてマイカバリアをどのようにテストする必要がありますか?
テストでは、バッテリー設計の熱暴露、機械的負荷、通気条件、および必要な保護機能を反映する必要があります。小規模の材料結果はスクリーニングをサポートできますが、関連するアセンブリまたはパックレベルの検証に代わることはできません。
マイカシートはバスバーを熱への曝露から保護できますか?
適切に選択すると、電気的分離と熱保護に貢献する可能性があります。サポート、コネクタ、隣接する絶縁体を含む完全なバスバー アセンブリは依然として評価が必要です。
マイカ断熱材は、その特定の電気的、熱的、および炎関連の機能が明確に定義されている場合に最も役立ちます。 耐熱性だけでは熱暴走保護は確立されないため、材料テストの結果をパックレベルの安全性能と混同してはなりません。
材料の選択について話し合ったり、サンプルをリクエストしたりするには、提案されたバリア図面、設置場所、動作温度条件、予想される故障の露出、および必要な検証基準を提供してください。これらの入力を使用して材料構造を比較し、残っている認定ギャップを特定します。
ASTMインターナショナル、 ASTM C177 — ガード付きホットプレート装置による定常状態の熱流束測定および熱伝達特性の標準試験方法.
ASTMインターナショナル、 ASTM E1354 — 酸素消費熱量計を使用した熱および可視煙の発生率の標準試験方法.
15 年間の自動車ワイヤー ハーネス業界の経験により、電気絶縁、温度暴露、機械的保護の間の相互作用に注目が集まっています。材料の選択は、実際の製造管理、寸法検査、および検証証拠に関連付けられる必要があります。お客様のプロジェクトでは、信頼性の高い電気システム設計のために、絶縁コンポーネントを実際の動作環境および組み立て環境に適合させることが依然として不可欠です。
