Неліктен EV батареясының модульдеріне аэрогельді оқшаулағыш төсемдер қажет?

Бір EV батарея ұяшығы жылу қашықтығына енгенде, жылу көрші ұяшықтарға таралып, локализацияланған ақаулықты модуль деңгейіндегі өртке айналдыруы мүмкін.

Ең тиімді пассивті шешім іргелес ұяшықтар немесе басқа сыни жылу тасымалдау жолдарының арасына валидацияланған аэрогельді оқшаулағыш төсемді орналастыру болып табылады. Аэрогель салыстырмалы түрде аз қалыңдығымен жоғары термиялық төзімділікті қамтамасыз етеді, бұл оны ықшам, қуатты электр энергиясы бар батарея модульдері үшін тартымды етеді.

Жылу оқшаулау өнімділігімен байланысты жоғары кеуекті құрылымды көрсететін кремний диоксиді аэрогель үлгілері. Сурет көзі: NASA ғылымы^[1].

Неліктен аэрогель жастықшалары EV батарея ұяшықтарының арасына орнатылады?

Жасушадан жасушаға тиімді жылу тосқауылсыз, істен шыққан дорбадан немесе призматикалық ұяшықтан жылу көрші ұяшыққа тез жетуі мүмкін, бұл термиялық қашудың таралуын қоздырады.

Көрші ұяшықтар арасында аэрогель төсемін орнату жылу кедергісін арттырады және өткізгіш жылу беруді баяулатады. Бұл модульге құрылымдық оқшаулау, желдету, салқындату, электрлік қорғаныс және батареяны басқару стратегиялары арқылы оқиғаны басқаруға көбірек уақыт береді.

Никельге бай литий-ионды батарея модульдері бойынша 2023 жылғы сараптамалық зерттеу 0,020 Вт/(м·К) жылу өткізгіштігін өлшеді. бөлме температурасында сыналған кремнеземді аэрогель парағы үшін шамамен Зерттеушілер аэрогельді қабаттардың жеткілікті болуы олардың арнайы қапшық-ұяшық модуль конфигурациясында термиялық қашудың таралуын басуы мүмкін екенін анықтады.^[2]

Аэрогель құнды, себебі аккумулятор инженерлері әрқашан миллиметр үшін күреседі. Қалың кәдімгі тосқауыл пайдалануға жарамды бума көлемін азайтуы мүмкін, ал жұқа жоғары өнімділік термиялық тосқауыл көрші жасушаларды тікелей қашу оқиғасына ұшыратпай, энергия тығыздығын сақтауға көмектеседі.

Аэрогель төсемдері термиялық қашудың таралуын тоқтатуға қалай көмектеседі?

Оқшаулағыш жылуды бірнеше секундқа ғана кешіктірсе, бірақ көрші ұяшықты оның сыни температурасынан төмен ұстай алмаса, жылу қашуы бүкіл модуль бойымен жалғасуы мүмкін.

Дұрыс мақсат - жай ғана аэрогельді пайдалану емес, нақты жасуша химиясы, заряд күйі, қысу және модуль геометриясы үшін жеткілікті тексерілген жылу кедергісін пайдалану. Аэрогельді термиялық таралуды басқарудың толық жүйесінің бөлігі ретінде қарастыру керек.

2025 жылғы Энергияны сақтау журналының зерттеуі үштік қапшық жасушалары арасындағы механикалық күшейтілген кремний аэрогельін сынады. Бұл сынақ конфигурациясында 2 мм аэрогель термиялық қашып кетуді сәтті болдырмайды , ал 1 мм үлгі таралуды кешіктірді, бірақ сыналған жағдайларда оны болдырмайды.^[3]

Бұл . әрбір EV батареясына 2 мм төсем қажет дегенді білдірмейді Бұл инженерлердің ешқашан тек жалпы диаграммадан аэрогель қалыңдығын таңдауға болмайтынын көрсетеді. Әртүрлі жасушалар термиялық қашу кезінде әр түрлі жылу мөлшерін бөле алады.

UL Solutions ұяшық, модуль және бума деңгейлерінде EV батареясының жылулық таралуын бағалайды және тарауға қарсы тосқауылдар мен оқшаулағыш материалдардың тиімділігін арнайы қарастырады. Бұл тестілеу тәсілі маңызды инженерлік принципті көрсетеді: материалдық деректердің өзі батарея жинағының қауіпсіздігін дәлелдей алмайды.^[4]

EV аэрогельді оқшаулағыш төсемді қалай көрсету керек?

Аэрогель жастықшасын тек жылу өткізгіштігі мен бағасы бойынша сатып алу қысу сәтсіздігіне, жеткіліксіз термиялық қорғанысты, өлшемдердің тұрақсыздығын немесе батареяны тексерудің соңғы сатысында ақаулықты тудыруы мүмкін.

Дұрыс шешім - қалыңдықты, жылу кедергісін, қысу әрекетін, диэлектрлік өнімділікті, өлшемдік төзімділікті, төзімділікті және біріктіру талаптарын бірге көрсету. Соңғы төсем бөлме температурасында емес, нақты батарея модулі жағдайында тексерілуі керек.

SAE J2464 ұяшық, модуль және бума деңгейлерінде электрлік және гибридті көліктің қайта зарядталатын энергияны сақтау жүйелері үшін теріс пайдалануды сынау бойынша нұсқаулықты қамтамасыз етеді. Ол тек материалдық сипаттамаларға сүйенбей, қалыпты жұмыс ауқымынан тыс жағдайларда батарея жүйесінің әрекетін бағалау қажеттілігін күшейтеді.^[5]

Аэрогель сонымен қатар желдеткіш дизайнын, салқындатуды, балқытуды, ток үзілуін, BMS бақылауын, құрылымдық қорғанысты немесе жоғары вольтты оқшаулауды алмастыра алмайды. Жылулық қашық энергияны ұяшық беттері, шиналар, салқындатқыш тақталар, модуль жақтаулары, ыстық газдар, жалын және электр өткізгіштері арқылы тасымалдай алады.

EV батареясының модулі үшін аэрогельді оқшаулау төсемінің үлгісі қажет пе?

Материалды және құрылымды алдын ала қарау үшін ұяшықтар химиясын, ұяшық өлшемдерін, қолжетімді саңылауды, мақсатты қалыңдығын, қысу талабын, модуль сызбасын, жылу қашықтығын тексеру мақсатын және жылдық көлемді жіберіңіз.

Жиі қойылатын сұрақтар

Модульдік тестілеусіз жалпы аэрогель спецификациясын пайдалану жалған қауіпсіздік сезімін тудыруы және термиялық таралу сынақтарынан кейін қымбат қайта құруды тудыруы мүмкін.

Бұл жауаптарды инженерлік бастама ретінде пайдаланыңыз, содан кейін нақты батарея модуліндегі соңғы оқшаулау құрылымын растаңыз.

EV батареясында аэрогель төсемі не істейді?

Аэрогель төсемі жасушалар арасындағы жылу кедергісін арттырады, істен шыққан ұяшықтан жылу беруді баяулатады және жасушадан жасушаға термиялық таралу қаупін азайтуға көмектеседі.

Аэрогель EV батареясының термиялық қашуын толығымен тоқтата ала ма?

Жоқ. Аэрогель әрбір жасушаның бұзылуын болдырмайды. Дұрыс жобаланған тосқауыл расталған модульдегі таралуды тоқтатуға немесе кідіртуге көмектеседі, бірақ батарея қауіпсіздігі әлі де салқындату, желдету, электрлік қорғаныс, құрылым, сенсорлар және басқару стратегиясына байланысты.

Аэрогельді аккумуляторлық жастықшаның қалыңдығы қанша болуы керек?

Әмбебап қалыңдығы жоқ. Дұрыс мән ұяшықтардың химиясына, энергиясына, заряд күйіне, қашықтыққа, қысуға, қашудың ауырлығына, қолжетімді пакет кеңістігіне және қажетті таралу сынағына байланысты.

EV батареялары үшін слюдаға қарағанда аэрогель жақсы ма?

Әрбір қолданбада емес. Аэрогель шектеулі кеңістікте жоғары жылу кедергісі үшін тартымды, ал слюда күшті электрлік оқшаулауды және құрылымдық тұрақтылықты қамтамасыз ете алады. Кейбір EV батареяларының конструкциялары термиялық және диэлектрлік қорғанысқа қол жеткізу үшін бірнеше материалдарды біріктіреді.

Аэрогель төсемі де электрлік оқшаулауды қамтамасыз ете ме?

Ол толық материалдың құрылысына байланысты мүмкін. Инженерлер әрбір аэрогель төсемі бірдей электрлік оқшаулауды қамтамасыз етеді деп ойламай, нақты диэлектрлік беріктігін, беттік қабаттарды, жиектердің күйін, қалыңдығын, ылғал әсерін және жұмыс кернеуін тексеруі керек.

Сарапшының қорытынды ұсынысы

15 жылдық автомобиль сымдары жіптері және EV электрлік біріктіру тәжірибесіне сүйене отырып, мен аэрогель төсемін аккумулятор ұяшықтарымен, шиналармен, жоғары вольтты сымдармен, температура сенсорларымен, салқындатқыш тақтамен, қосқыштармен, сақтандырғыш жүйесімен және қоршаумен бірге бағалауды ұсынамын. Жылулық қашу тек бір жолмен жүрмейді, сондықтан ең қауіпсіз батарея модулі толық электрлік, жылулық және механикалық жүйе ретінде расталған модуль болып табылады.

Аэрогельді оқшаулау төсемінің үлгісі, батареяның жылу тосқауылын шолу, прототипті бағалау немесе арнайы EV оқшаулау жобасы үшін материал сипаттамасын қатырмас бұрын модуль сызбасын және техникалық талаптарды қамтамасыз етіңіз.

Беделді сілтемелер

[1]NASA ғылымы — аэрогель үлгілері

[2]Процесс қауіпсіздігі және қоршаған ортаны қорғау — кремний диоксиді аэрогельді парақтарды пайдалану арқылы термиялық таралуды тоқтату

[3]Энергияны сақтау журналы — термиялық таралуды тежеуге арналған механикалық күшейтілген кремнийлі аэрогель

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

[5]SAE International — SAE J2464 RESS қауіпсіздік және теріс пайдалану сынағы