EV-ийн батерейны модульд яагаад аэрогель тусгаарлагч дэвсгэр хэрэгтэй вэ?

Нэг цахилгаан эрчим хүчний батерейны зай нь дулааны урсгал руу ороход дулаан нь хөрш зэргэлдээх эсүүдэд тархаж, орон нутгийн эвдрэлийг модулийн түвшний гал болгон хувиргадаг.

Хамгийн үр дүнтэй идэвхгүй шийдэл бол зэргэлдээх эсүүд эсвэл дулаан дамжуулах бусад чухал замуудын хооронд баталгаажуулсан аэрогель тусгаарлагч дэвсгэрийг байрлуулах явдал юм. Airgel нь харьцангуй бага зузаантай өндөр дулаан эсэргүүцэх чадвартай тул авсаархан, эрчим хүч ихтэй EV батерейны модулиудыг татахуйц болгодог.

Дулаан тусгаарлагчтай холбоотой өндөр сүвэрхэг бүтцийг харуулсан цахиурын аэрогелийн дээж. Зургийн эх сурвалж: НАСА шинжлэх ухаан^[1].

Яагаад EV-ийн батерейны хооронд аэрогель дэвсгэр суурилуулсан бэ?

Үр дүнтэй эс хоорондын дулааны хаалт байхгүй бол бүтэлгүйтсэн уут эсвэл призмийн эсийн дулаан нь хөрш зэргэлдээх эсэд хангалттай хурдан хүрч, дулааны тархалтыг өдөөдөг.

Зэргэлдээх эсийн хооронд аэрогель дэвсгэр суурилуулах нь дулааны эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж, дамжуулагч дулаан дамжуулалтыг удаашруулдаг. Энэ нь модульд бүтцийн тусгаарлалт, агааржуулалт, хөргөлт, цахилгаан хамгаалалт, батерейны удирдлагын стратеги зэргээр үйл явдлыг хянахад илүү их цаг хугацаа өгдөг.

Никлээр баялаг литийн ион батерейны модулиудын 2023 онд хийсэн судалгаагаар 0.020 Вт/(м·К) хэмжигджээ. тасалгааны температурт туршсан цахиурын аэрогель хуудасны дулаан дамжилтын илтгэлцүүр ойролцоогоор Судлаачид хангалттай хэмжээний аэрогелийн давхарга нь уутны үүрний модулийн тусгай тохиргоонд дулааны гүйлтийн тархалтыг дарж болохыг олж мэдсэн.^[2]

Батерейны инженерүүд үргэлж миллиметрийн төлөө тэмцдэг тул аэрогель нь үнэ цэнэтэй юм. Зузаан ердийн саад тотгор нь ашиглах боломжтой савлагааны хэмжээг багасгадаг бол нимгэн өндөр хүчин чадалтай дулааны хаалт нь хөрш зэргэлдээх эсүүдийг гүйлтийн үйл ажиллагаанд шууд өртөхгүйгээр эрчим хүчний нягтралыг хадгалахад тусалдаг.

Аэргелийн дэвсгэр нь дулааны тархалтыг зогсооход хэрхэн тусалдаг вэ?

Тусгаарлагч нь дулааныг хэдхэн секундын турш хойшлуулдаг ч хөрш зэргэлдээх эсийг чухал температураас доогуур байлгаж чадахгүй бол дулааны гүйдэл бүхэл бүтэн модулийг дамжин үргэлжилж болно.

Зөв зорилго бол зүгээр л аэрогель ашиглах биш, харин бодит эсийн хими, цэнэгийн төлөв, шахалт, модулийн геометрийн хувьд хангалттай батлагдсан дулааны эсэргүүцлийг ашиглах явдал юм. Аэрогелийг дулааны тархалтыг бүрэн хянах системийн нэг хэсэг болгон авч үзэх хэрэгтэй.

2025 оны Эрчим хүчний хадгалалтын сэтгүүлийн судалгаагаар гурвалсан уутны эсийн хооронд механикаар бэхжүүлсэн цахиурын аэрогель эсгийг туршиж үзсэн. Энэхүү туршилтын тохиргоонд 2 мм-ийн аэрогель нь дулааны дамжуулалтаас амжилттай сэргийлж , 1 мм-ийн дээж нь тархалтыг удаашруулсан боловч туршилтын нөхцөлд үүнээс сэргийлж чадаагүй юм.^[3]

Энэ нь биш юм. EV батерей бүрт 2 мм-ийн дэвсгэр шаардлагатай гэсэн үг Энэ нь инженерүүд яагаад аэрогелийн зузааныг зөвхөн ерөнхий хүснэгтээс сонгох ёсгүйг харуулж байна. Янз бүрийн эсүүд дулааны гүйлтийн үед маш өөр хэмжээний дулаан ялгаруулж чаддаг.

UL Solutions нь цахилгаан хөдөлгүүрийн батерейны дулааны тархалтыг үүр, модуль, багцын түвшинд үнэлж, тархалтын эсрэг саад, тусгаарлагч материалын үр нөлөөг онцгойлон авч үздэг. Энэхүү туршилтын арга нь инженерийн чухал зарчмыг тусгасан байдаг: материалын өгөгдөл дангаараа батерейны аюулгүй байдлыг баталж чадахгүй.^[4]

EV Airgel тусгаарлагч дэвсгэрийг хэрхэн тодорхойлох вэ?

Агааржуулагч дэвсгэрийг зөвхөн дулаан дамжилтын чанар, үнээр нь худалдаж авах нь шахалтын дутагдал, дулааны хамгаалалт хангалтгүй, хэмжээсийн тогтворгүй байдал, батерейны баталгаажуулалтын сүүлийн шатанд алдаа гардаг.

Зөв шийдэл нь зузаан, дулааны эсэргүүцэл, шахалтын шинж чанар, диэлектрикийн гүйцэтгэл, хэмжээст хүлцэл, бат бөх чанар, нэгтгэх шаардлагыг хамтад нь тодорхойлох явдал юм. Эцсийн дэвсгэр нь зөвхөн өрөөний температурт биш харин жинхэнэ батерейны модулийн нөхцөлд баталгаажсан байх ёстой.

SAE J2464 нь цахилгаан болон эрлийз тээврийн хэрэгслийн цэнэглэдэг эрчим хүч хадгалах системийг үүр, модуль, багцын түвшинд урвуулан ашиглах туршилтын удирдамжийг өгдөг. Энэ нь зөвхөн материалын үзүүлэлтэд тулгуурлахын оронд батерейны системийн үйл ажиллагааг хэвийн үйл ажиллагааны хүрээнээс гадуурх нөхцөлд үнэлэх хэрэгцээг бэхжүүлдэг.^[5]

Мөн аэрогель нь агааржуулалтын хийц, хөргөлт, хайлуулах, гүйдлийн тасалдал, BMS хяналт, бүтцийн хамгаалалт, өндөр хүчдэлийн тусгаарлалтыг орлож чадахгүй. Дулааны гүйдэл нь эсийн гадаргуу, шин, хөргөлтийн хавтан, модулийн хүрээ, халуун хий, дөл, цахилгаан дамжуулагчаар дамжуулан энергийг дамжуулж чаддаг.

EV батерейны модульд зориулсан аэрогель тусгаарлагч дэвсгэрийн дээж хэрэгтэй юу?

Урьдчилсан материал, бүтэцтэй танилцахын тулд эсийн хими, эсийн хэмжээ, боломжтой цоорхой, зорилтот зузаан, шахалтын шаардлага, модулийн зураг, дулааны гүйлтийн баталгаажуулалтын зорилт, жилийн эзлэхүүнийг илгээнэ үү.

Түгээмэл асуултууд

Модулийн туршилтгүйгээр ердийн аэрогелийн техникийн үзүүлэлтийг ашиглах нь аюулгүй байдлын хуурамч мэдрэмжийг бий болгож, дулааны тархалтын туршилтын дараа үнэтэй дахин дизайн хийхэд хүргэдэг.

Эдгээр хариултыг инженерийн эхлэл болгон ашиглаад дараа нь бодит батерейны модулийн эцсийн тусгаарлагчийн бүтцийг баталгаажуулна уу.

EV батерейнд аэрогель дэвсгэр юу хийдэг вэ?

Агааржуулагч дэвсгэр нь эс хоорондын дулааны эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж, бүтэлгүйтсэн эсээс дулаан дамжуулалтыг удаашруулж, эс хоорондын дулааны тархалтын эрсдлийг бууруулахад тусалдаг.

Агааржель EV батерейны дулааны гүйлгээг бүрэн зогсоож чадах уу?

Үгүй. Эйргель нь эсийн дутагдал бүрээс сэргийлж чадахгүй. Зөв зохион бүтээсэн хаалт нь батлагдсан модулийн тархалтыг зогсоох эсвэл хойшлуулахад тусалдаг боловч батерейны аюулгүй байдал нь хөргөлт, агааржуулалт, цахилгаан хамгаалалт, бүтэц, мэдрэгч, хяналтын стратегиас хамаардаг.

Агааржийн зайны дэвсгэр хэр зузаан байх ёстой вэ?

Бүх нийтийн зузаан гэж байдаггүй. Зөв утга нь эсийн хими, эрчим хүч, цэнэгийн төлөв, зай, шахалт, гүйлтийн ноцтой байдал, багцын боломжит зай, шаардлагатай тархалтын туршилтаас хамаарна.

EV батерейны гялтгануураас илүү сайн аэрогель уу?

Програм болгонд байдаггүй. Аэрогель нь хязгаарлагдмал орон зайд өндөр дулаан тэсвэрлэх чадвараараа сонирхолтой байдаг бол гялтгануур нь хүчтэй цахилгаан тусгаарлагч, бүтцийн тогтвортой байдлыг хангаж чаддаг. Зарим EV батерейны загварууд нь дулааны болон диэлектрикийн хамгаалалтыг хангахын тулд олон материалыг нэгтгэдэг.

Агааржуулагч дэвсгэр нь цахилгаан тусгаарлагчаар хангадаг уу?

Энэ нь бүрэн материаллаг бүтээн байгуулалтаас хамаарч болно. Инженерүүд аэрогель дэвсгэр бүрийг ижил цахилгаан тусгаарлагчтай гэж үзэхийн оронд диэлектрикийн бодит хүч, гадаргуугийн давхарга, ирмэгийн байдал, зузаан, чийгийн нөлөөлөл, ажиллах хүчдэл зэргийг шалгах ёстой.

Эцсийн шинжээчийн зөвлөмж

Автомашины утас бэхэлгээ, EV цахилгааны интеграцчлалын 15 жилийн туршлага дээр үндэслэн би аэрогель дэвсгэрийг зайны эсүүд, шин, өндөр хүчдэлийн бэхэлгээ, температур мэдрэгч, хөргөлтийн хавтан, холбогч, гал хамгаалагчийн систем, хашааны хамт үнэлэхийг зөвлөж байна. Дулааны гүйдэл нь зөвхөн нэг замыг дагаж мөрддөггүй тул хамгийн найдвартай батерейны модуль нь цахилгаан, дулаан, механик системээр батлагдсан модуль юм.

Агааржийн тусгаарлагч дэвсгэрийн дээж, батерейны дулааны саадыг шалгах, прототипийн үнэлгээ, эсвэл захиалгат EV тусгаарлагч төслийн хувьд материалын тодорхойлолтыг хөлдөөхөөс өмнө модулийн зураг, техникийн шаардлагыг хангана уу.

Эрх бүхий лавлагаа

[1]НАСА-ийн шинжлэх ухаан - Эйргелийн дээж

[2]Процессын аюулгүй байдал ба байгаль орчныг хамгаалах - Цахиурын аэрогель хуудас ашиглан дулааны тархалтыг дарах

[3]Эрчим хүчний хадгалалтын сэтгүүл — Дулааны тархалтыг дарангуйлах механикаар бэхжүүлсэн цахиурын аэрогель.

[4]UL шийдлүүд — EV батерейны ашиглалт, галын болон дулааны тархалтын туршилт

[5]SAE International - SAE J2464 RESS Аюулгүй байдал ба хүчирхийллийн туршилт