熱伝導率のみからバッテリー絶縁材料を選択すると、データシート上では良好に機能するパックを作成できますが、圧縮、電気的絶縁、または熱暴走を管理できません。
薄いセル間の断熱材としては、エアロゲルが最も強力な選択肢の 1 つですが、EV バッテリー パック内のすべての場所に最適な単一の材料はありません。 マイカ、シリコーンフォーム、エアロゲルは異なる機能を実行し、高度なパックではこれらを組み合わせて使用する場合があります。
セル間にかさばる絶縁層を使用すると、貴重なバッテリーパックの体積が消費され、活物質に利用できるスペースが減少する可能性があります。
エアロゲルは、エンジニアが薄くて軽量な細胞間バリアで高い耐熱性を必要とする場合に特に魅力的です。 市販の自動車用エアロゲル バリアは、パウチおよび角形バッテリー アーキテクチャ向けに設計されており、熱的機能と機械的機能を組み合わせることができます。[1]
材料 |
主な強み |
典型的なEVバッテリーの役割 |
|---|---|---|
エアロゲル |
薄い厚さで高い熱抵抗 |
細胞間の熱障壁 |
雲母 |
電気絶縁および高温バリア |
モジュール、バスバー、パックバリア |
シリコーンフォーム |
圧縮、クッション、シール |
セルパッド、エンクロージャーのシーリングおよびギャップ管理 |
あらゆる場所でマイカをエアロゲルに置き換えると、電気的または構造的な絶縁機能が弱まる可能性がありますが、あらゆる場所でマイカを使用すると、単位厚さあたりの望ましいセル間の熱性能が得られない可能性があります。
薄い熱抵抗が優先される場合はエアロゲルを使用し、電気絶縁性、寸法安定性、および高温バリア性能が優先される場合はマイカを使用します。 多くの EV パックでは、工学的な答えはエアロゲルかマイカかということではなく、各材料がどこに属するかを決定することです。
熱バリアと圧縮パッドを混同すると、細胞のサポートが不十分になったり、熱保護が不十分になる可能性があります。
エアロゲルは通常、主に断熱性能を目的として選択されますが、シリコーンフォームは圧縮、クッション、ギャップ管理、シールに広く使用されています。 特殊な製品は複数の機能を組み合わせることができるため、最終的な比較には実際の材料データとバッテリーの状態を使用する必要があります。
熱暴走保護にはシステムレベルの検証も必要です。 UL 2596 の材料スクリーニングでは、通常の温度定格のみに依存するのではなく、バッテリーの熱暴走に関連する深刻な熱的および機械的影響を考慮しています。[2]
エアロゲル、マイカ、またはシリコーンフォームのどれを使用すべきか迷っていますか?
Fuqiang に EV バッテリーの図面、セルの形式、利用可能なギャップ、温度要件、組み立て条件を送信してください。エアロゲル、マイカ、シリコーンフォームをどこに配置すべきかを検討し、評価用のカスタムサンプルを準備するお手伝いをいたします。
普遍的な最良の素材はありません。薄い厚さと高い熱抵抗が重要な EV バッテリーのセル間バリアには、エアロゲルが有力な候補です。
エアロゲルは、特殊な用途でははるかに薄い厚さで高い耐熱性を提供できますが、コスト、機械構造、および用途の要件は異なります。
エアロゲル熱バリアはパウチと角形セルの間に使用されることが増えていますが、特定のセルとパックの設計に対して正しい材料と厚さを検証する必要があります。
マイカは、故障したセル内の電気化学的な熱暴走プロセスを止めません。周囲のシステムの熱と火炎への曝露を管理するのに役立つ、高温および電気バリアとして機能します。
はい。バッテリー パックでは、セル間の熱抵抗のためにエアロゲルを使用し、追加の電気絶縁または高温バリア性能が必要な場所にはマイカを使用できます。
800V バッテリー パックは、エアロゲル、マイカ、フィルム、フォーム、人工ポリマーなどの複数の絶縁技術を使用できます。材料の選択は、熱要件と高電圧電気要件の両方に依存します。
15 年間にわたる自動車用ワイヤー ハーネス エンジニアリングの視点
自動車の電気システムや EV コンポーネントに 15 年間取り組んできた私は、最初にその場所を定義せずに「最適な断熱材」を求めることはほとんどお勧めしません。 エアロゲル、マイカ、シリコーンフォームがバッテリーパック内のさまざまな問題を解決します。 優れたEV設計では、各材料をその特性が最も価値を生み出す場所に配置します。
