Электрлік батареялардағы ұяшық, модуль және бума деңгейлерінде слюда парақтары қалай пайдаланылады?

Термиялық ағынды қызудың бір ұяшықтан екіншісіне еркін өтуіне рұқсат етілсе, жергілікті батареяның ақаулығы модуль деңгейіндегі таралуға дейін көтеріліп, ақырында батареяның толық жинағына қауіп төндіруі мүмкін.

Сондықтан әр деңгейде слюданың ең тиімді қолданылуы әртүрлі: ұяшықтар арасындағы жұқа тосқауылдар, модульдер айналасындағы үлкенірек жылу және электрлік кедергілер және қаптаманың қақпақтарында, қабырғаларда, шиналарда және басқа да маңызды интерфейстерде отқа төзімді оқшаулау. Слюда белсенді салқындатқыш материал емес; оның негізгі рөлі жылу беруді кешіктіру, диэлектриктердің бөлінуін сақтау және аномальды жоғары температура оқиғалары кезінде қоршаған құрылымдарды қорғау болып табылады.

Слюда жасуша деңгейінде қалай қолданылады?

Екі жасуша бір-біріне тығыз орналасқанда, тікелей беттік жылу алмасу сәтсіз жасушаның көршісін жылдам қыздыруға мүмкіндік береді және жасушадан жасушаға термиялық таралу қаупін арттырады.

Шешім - батареяның құрылымы жылу және диэлектрлік бөлуді қажет ететін көрші ұяшықтар арасында жұқа слюда парақтарын, слюда ламинаттарын немесе инженерлік слюда негізіндегі тосқауылдарды орнату. Тосқауыл өткізгіш жасуша беттері мен қоршаған құрылымдар арасындағы электрлік оқшаулауды сақтай отырып, қосымша жылу кедергісін жасайды.

Қатты слюда және слюда ламинаттары батарея ұяшықтары арасындағы тосқауыл ретінде пайдаланылады, өйткені олар жоғары температурада электрлік оқшаулау қабілетін сақтайды және термиялық оқиға кезінде жылуды баяулатуға көмектеседі.^[1]

Жасуша деңгейіндегі слюда әсіресе үлкен жалпақ беттер бір-біріне қарама-қарсы болатын призматикалық және қапшықты ұяшықтардың орналасуларымен практикалық. Цилиндрлік ұяшықтардың архитектурасы оның орнына ұяшық аралығы мен желдету бағытына байланысты пішінді тосқауылдарды, гильзаларды, сақиналарды, аралықтарды немесе басқа термиялық таралатын материалдарды пайдалана алады.

Слюда жобаланған жасуша желдету жолын жауып тастамауы керек. Бүйірлік жылудың таралуын бәсеңдететін, бірақ ыстық газды басқа маңызды құрамдасқа бағыттайтын тосқауыл басқа ақаулық режимін тудыруы мүмкін.

Модуль деңгейінде слюда қалай қолданылады?

Жеке ұяшықтарда жылу кедергілері болса да, ауыр оқиға әлі де модуль жақтауын, шиналарды, соңғы тақталарды, көрші ұяшық топтарын және электрлік құрамдастарды қатты ыстыққа ұшыратуы мүмкін.

Шешім модуль жағындағы тосқауылдар, шеткі тақталарды оқшаулау, шиналық оқшаулау, үстіңгі қорғаныс және ұяшық топтары арасындағы жылу бөлу ретінде үлкен слюда компоненттерін пайдалану болып табылады. Бұл деңгейде слюда енді тек бір ұяшық интерфейсін қорғамайды; ол модульдің жылу тарату және электр оқшаулау архитектурасының бір бөлігіне айналады.

Слюда компоненттері әдетте ұяшықтар, модульдер және өткізгіш бөліктер арасындағы электрлік оқшаулау үшін, сондай-ақ EV аккумуляторлық жүйелердің ішіндегі жылу кедергілері мен отқа төзімді қорғаныс үшін қолданылады.^[2]

Модуль деңгейіндегі материалды таңдау да қысуды ескеруі керек. Кейбір батарея архитектуралары қалтаға немесе призматикалық ұяшықтарға бақыланатын қысымды қажет етеді, яғни қатты слюда парағын өздігінен өрттен қорғауды және қысуды басқаруды қамтамасыз ететіндей емес, неғұрлым үйлесімді төсеммен біріктірілуі мүмкін.

Слюда бума деңгейінде қалай қолданылады?

Модульден термиялық оқиға шығып кетсе, ыстық газ, жалын, бөлшектер және сәулелі жылу батарея қақпағына, қоршау қабырғасына, жоғары вольтты шиналарға, сымдарға, қосқыштарға немесе жақын маңдағы көлік құрылымдарына әсер етуі мүмкін.

Шешім қаптаманың қақпағының астыңғы жағын, периметрлік қабырғаларды, модульден модульге интерфейстерді, шина аймақтарын және жоғары вольтты электр компоненттерін қоса алғанда, сыни қаптама шекараларының айналасында үлкен слюда парақтары мен пішінді құрамдастарды пайдалану болып табылады. Қаптама деңгейіндегі слюда аккумулятордың ішкі істен шығу аймағы мен қоршау немесе көлік арасындағы соңғы жылу және диэлектрлік кедергіні қамтамасыз етеді.

Өнеркәсіптік қолданбаларға ұяшықтар мен модульдердің тосқауылдары, батареялар жинағының ішкі периметрі бойынша оқшаулау, қаптама қақпағын қорғау және шиналар мен сымдар сияқты компоненттердің айналасындағы икемді слюда оқшаулау кіреді.^[3]

Қаптама деңгейі әдетте ұяшық деңгейіндегі кедергілерге қарағанда үлкенірек бетті жабуды талап етеді, сондықтан салмақ, қалыңдық, бекіту, дірілге төзімділік, ойықтар, желдеткіш саңылаулар және құрастыру рұқсаттары маңыздырақ болады.

Ең қалың слюда парағын барлық жерде қосу автоматты түрде ең қауіпсіз дизайн емес. Жылулық тосқауылдар газ шығарумен, қысымды төмендетумен, салқындатқыш тақталармен, электрлік саңылаулармен, жұмысқа жарамдылықпен және жиынтық массасымен жұмыс істеуі керек.

Жасуша, модуль және бума деңгейіндегі слюда арасындағы айырмашылық неде?

Әр батарея деңгейінде бірдей слюда қалыңдығын және геометрияны пайдалану қажетсіз массаны қосуы мүмкін, сонымен бірге ең маңызды жылу жолдарын жеткіліксіз қорғалған күйде қалдырады.

Дұрыс шешім - слюданы бір әмбебап батарея оқшаулау парағы ретінде қарастырмай, әр жерде ақаулық режиміне сәйкес таңдау. Ұяшық тосқауылдары жергілікті таралуды басқаруға басымдық береді, модульдік кедергілер үлкенірек электрлік және құрылымдық аймақтарды қорғайды, ал бума бөгеттері қоршау мен көлік интерфейсін қорғайды.

Жеңілдетілген дизайн логикасы дегеніміз:

Жасуша деңгейі: тікелей көрші ұяшыққа жылудың өтуін тоқтатыңыз.
Модуль деңгейі: бір ұяшық тобына толық модульге қауіп төндірмеңіз.
Бума деңгейі: модуль деңгейіндегі қызу мен жалынның корпусқа және айналадағы көлікке шабуыл жасауын болдырмаңыз.

Слюда қалыңдығын қалай таңдау керек?

Тым жұқа слюда парағы жеткілікті термиялық кідірісті қамтамасыз етпеуі мүмкін, ал қажетсіз қалың парақ бума салмағын, құнын, қабат биіктігін және құрастыру қиындықтарын арттырады.

Шешім жылу таралу сынағы, диэлектрлік талаптар, механикалық шектеулер, әсер ету уақыты және тосқауылдың орналасуы арқылы қалыңдығын анықтау болып табылады. Әрбір EV батареясына сәйкес келетін жалғыз слюда қалыңдығы жоқ.

Қажетті құрылыс жасушаның химиясына, ұяшық форматына, жинақталған энергияға, арақашықтыққа, күтілетін жылу ағынына, желдеткіш-газ бағытына, қорғалған жағындағы рұқсат етілген температураға, слюда дәрежесіне, байланыстырғыш жүйеге және материалдың жалғыз немесе көп қабатты тосқауылдың бөлігі ретінде пайдаланылуына байланысты.

Осы себепті материалды таңдау жалпы каталогтан жай ғана '1 мм слюда' немесе '2 мм слюда' көрсетуге емес, репрезентативті батарея сынауына негізделуі керек.

Мика аэрогельді немесе силикон көбігін ауыстыру керек пе?

Слюда, аэрогель және силикон көбікті бір-бірін алмастыратын материалдар ретінде қарастыру нашар термиялық өнімділікті тудыруы мүмкін, себебі әрбір материал оқшаулау, қысу, тығыздау және өрттен қорғау мәселелерінің әртүрлі комбинациясын шешеді.

Ең жақсы шешім көбінесе көп қабатты дизайн болып табылады, онда слюда жоғары температуралы диэлектрлік және жалыннан қорғауды қамтамасыз етеді, ал басқа материал төмен жылу өткізгіштік, сәйкестік, жастықтау немесе тығыздауды қамтамасыз етеді. Материалдық комбинациялар батареяның нақты архитектурасы мен теріс пайдалану сынағы нәтижесі бойынша таңдалуы керек.

Слюда әсіресе құрылымдық жылу кедергілері мен электрлік оқшаулау қажет болған жағдайда пайдалы. Аэрогель негізіндегі материалдар өте төмен жылу өткізгіштігін ұсына алады, ал силикон көбіктері қысуды қалпына келтіруді және бос орындарды орналастыруды қамтамасыз ете алады.

Бір материал батарея жинағының әрбір функциясын орындайды деп күтуге болмайды.

Слюда батареясының бөлігін жобалаудан бұрын нені тексеру керек?

Батареяның геометриясын растамас бұрын жалпақ слюда парағына тапсырыс беру саңылаулардың бітелуіне, құрастыру саңылауларының нашарлауына, материалдың жарылуына, жабылмаған жылу жолдарына немесе шиналар мен салқындату құрылымдарына кедергі келтіруі мүмкін.

Дұрыс шешім - слюда құрамдас бөлігін нақты ұяшықтан, модульден немесе бума CAD және термиялық-қашу сценарийінен жобалау. Тәжірибелік үлгіні кесу алдында қалыңдығын, ойықтарын, саңылауларын, жиектерінің арақашықтығын, иілу талаптарын, желім, монтаждау әдісін, диэлектрлік талаптарды және рұқсат етілген өлшемдік рұқсаттарды анықтау керек.

Берілетін инженерлік ақпарат:

Ұяшық пішімін, слюда орнын, CAD сызбасын, қажетті қалыңдық диапазонын, максималды өлшемдерді, диэлектрлік нысанды, жылу тосқауылының нысанасын, желім талаптарын, қысу талабын, жұмыс температурасын және батареяны теріс пайдалану сынағының тиісті сипаттамасын жіберіңіз.

Слюда термиялық кедергілерін қалай тексеру керек?

Слюда парағы зертханалық жалын сынағынан аман қалуы мүмкін, бірақ егер ыстық бөлшектер тосқауылды айналып өтсе, діріл кезінде буындар ашса немесе жабылмаған жиектер мен бекіткіштер арқылы жылу тасымалданса, батареяның ішінде әлі де істен шығады.

Шешім репрезентативті жылулық, электрлік, механикалық және қоршаған орта жағдайларында материалды да, жиналған батарея архитектурасын тексеру болып табылады. Жалғыз материалдың тұтанғыштығы ұяшық, модуль немесе бума дизайны термиялық таралуды басқара алатынын көрсетпейді.

UL Solutions EV батареясын теріс пайдалану, өрт және жылу таралу сынақтарын жүргізеді және UL 2580, GB 38031, SAE J2464, SAE J2929, UN 38.3 және UNECE R100 сияқты стандарттардың тізімін жиі қолданылатын батарея сынау құрылымдарының арасында көрсетеді.^[4]

ISO 6469-1 стандарты электрмен жүретін жол көліктерінде қолданылатын қайта зарядталатын энергияны сақтау жүйелеріне арналған қауіпсіздік талаптарын белгілейді, ал БҰҰ ЕЭК № 100 ережедегі жұмысы жылу таралу және батареяның қауіпті оқиғаларынан жолаушыларды қорғау мәселелерін арнайы қарастырады.^[5][6]

EV батареясы үшін арнайы слюда парағы қажет пе?

Прототипті шолу үшін ұяшықты, модульді немесе бума CAD, слюда орнату орнын, қалыңдықты, диэлектрлік талаптарды, термиялық қашықтағы мақсатты, максималды өлшемдерді, кесінділерді, желім құрылысын, үлгі мөлшерін және жылдық сұранысты дайындаңыз.

Алдымен орнатудың нақты деңгейін анықтау дұрыс слюда дәрежесін, қалыңдығын, геометриясын және өндіріс процесін таңдауды әлдеқайда жеңілдетеді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Электрлік батареяда слюда не үшін қолданылады?

Слюда негізінен жоғары температуралы электрлік оқшаулау, жылу тосқауылдары, өртке қарсы қорғаныс және ұяшықтар, модульдер, шиналар және аккумуляторлық құрылымдардың айналасындағы термиялық қашудың таралуын бақылау үшін қолданылады.

Батарея ұяшықтарының арасына слюда орналастыруға бола ма?

Иә. Жіңішке слюда парақтары немесе инженерлік слюда тосқауылдары батареяның дизайны қосымша диэлектрлік оқшаулауды және жылу таралу кедергісін қажет ететін көрші ұяшықтар арасында орнатылуы мүмкін.

Батарея модулінде слюда қай жерде қолданылады?

Типтік орындарға ұяшықтар тобының шекаралары, модульдердің бүйір қабырғалары, соңғы тақталар, шиналар, жоғарғы қорғаныс және диэлектрлік оқшаулауды қажет ететін электр өткізгіш құрылымдар жатады.

Батарея жинағында слюда қай жерде қолданылады?

Слюданы қаптаманың қақпағының астында, қоршау қабырғаларының бойымен, модульдер арасында, шиналар мен жоғары вольтты құрамдас бөліктердің айналасында және жылу немесе электрлік кедергілерді қажет ететін басқа жерлерде қолдануға болады.

Слюда термиялық қашуды тоқтатады ма?

Ешбір материал термиялық қашудың пайда болмайтынына кепілдік бере алмайды. Слюда жылу беруді бәсеңдетуге, оқшаулауды сақтауға және көрші компоненттерге таралуын азайтуға немесе кешіктіруге көмектесетін пассивті кедергі ретінде қолданылады.

Электрлік батареялар үшін қалың слюда әрқашан жақсы ма?

Жоқ. Үлкенірек қалыңдық кейбір конструкциялардағы кедергі мүмкіндігін жақсартады, бірақ сонымен бірге салмақты, орау орнын, құнын және құрастыру қиындықтарын арттырады. Қалыңдығы арнайы батарея архитектурасы үшін тексерілуі керек.

Слюданы ұяшық, модуль немесе бума деңгейінде сынау керек пе?

Валидацияның соңғы деңгейі материалдың қалай пайдаланылғанын көрсетуі керек. Ұяшық деңгейіндегі скрининг пайдалы, бірақ модульдік және бума деңгейіндегі сынақтар әлі де қажет болуы мүмкін, себебі таралу жолдары, желдеткіш газдар, қоршау геометриясы және көрші компоненттер жүйе әрекетін өзгертеді.

15 жылдық автомобиль батареясының құрамдас бөлігінің перспективасы

Автокөлік құрамдас бөліктері мен сымдарды өндірудегі 15 жылдық тәжірибеге сүйене отырып, мен слюданы тек температура немесе қалыңдығы бойынша таңдамаймын. Бірінші сұрақ әрқашан бөлік қай жерде орналасады: ұяшық, модуль немесе бума.

Жасушалық тосқауыл желдетуді бұзбай, жергілікті жылу беруді бақылауы керек; модульдік тосқауыл электрлік және құрылымдық интерфейстерді қорғауы керек; және қоршау қоршауын және оның айналасындағы көлікті қорғауы керек. Сенімді дизайн слюда дәрежесіне, қалыңдығына, пішініне, бекіту әдісіне және валидация сынағына дәл осы сәтсіздік жолына сәйкес келеді.

Беделді сілтемелер

[1] Elmelin — EV батареясының қауіпсіздігі мен ұяшық тосқауылдарына арналған слюда оқшаулауы

[2] Elmelin — аккумулятордың жылу және электр оқшаулауына арналған слюда компоненттері

[3] Электроклок - EV батареяларындағы термиялық қашу қорғанысы: слюданың рөлі

[4] UL шешімдері — EV батареясын теріс пайдалану, өрт және термиялық таралу сынақтары

[5] ISO — ISO 6469-1: 2019 Электрмен жүретін жол көліктері, қайта зарядталатын энергияны сақтау жүйесінің қауіпсіздігі

[6] UNECE — БҰҰ Ережесі № 100 Жылулық тарату жұмыстары