Bagaimanakah Helaian Mika Digunakan pada Tahap Sel, Modul dan Pek dalam Bateri EV?

Jika haba lari terma dibenarkan untuk bergerak bebas dari satu sel ke sel seterusnya, kegagalan bateri tempatan boleh meningkat kepada perambatan tahap modul dan akhirnya mengancam pek bateri yang lengkap.

Oleh itu, penggunaan mika yang paling berkesan adalah berbeza pada setiap peringkat: penghalang nipis antara sel, halangan haba dan elektrik yang lebih besar di sekeliling modul, dan penebat tahan api pada penutup pek, dinding, bar bas dan antara muka kritikal yang lain. Mika bukan bahan penyejuk aktif; peranan utamanya adalah untuk melambatkan pemindahan haba, mengekalkan pemisahan dielektrik, dan melindungi struktur sekeliling semasa kejadian suhu tinggi yang tidak normal.

Bagaimana Mika Digunakan pada Tahap Sel?

Apabila dua sel disatukan dengan rapat, pemindahan haba permukaan ke permukaan secara langsung boleh membenarkan sel yang gagal memanaskan jirannya dengan cepat dan meningkatkan risiko penyebaran haba sel ke sel.

Penyelesaiannya ialah memasang kepingan mika nipis, laminat mika atau penghalang berasaskan mika yang direka bentuk di antara sel bersebelahan di mana seni bina bateri memerlukan pemisahan haba dan dielektrik. Penghalang mewujudkan rintangan haba tambahan sambil mengekalkan penebat elektrik antara permukaan sel konduktif dan struktur sekeliling.

Laminat mika dan mika tegar digunakan sebagai penghalang antara sel bateri kerana ia mengekalkan keupayaan penebat elektrik pada suhu tinggi dan boleh membantu melambatkan pemindahan haba semasa kejadian terma.^[1]

Mika tahap sel amat praktikal dengan susun atur sel prismatik dan kantung di mana permukaan rata yang besar berhadapan antara satu sama lain. Seni bina sel silinder sebaliknya boleh menggunakan penghadang berbentuk, lengan, gelang, pengatur jarak atau bahan perambatan haba lain bergantung pada jarak sel dan arah pengudaraan.

Mika tidak seharusnya menyekat laluan bolong sel yang direka bentuk. Penghalang yang memperlahankan perambatan haba sisi tetapi mengalihkan gas panas ke arah komponen kritikal yang lain boleh mencipta mod kegagalan yang berbeza.

Bagaimanakah Mika Digunakan pada Tahap Modul?

Walaupun sel individu mempunyai halangan haba, kejadian yang teruk masih boleh mendedahkan bingkai modul, bar bas, plat hujung, kumpulan sel jiran dan komponen elektrik kepada haba melampau.

Penyelesaiannya ialah menggunakan komponen mika yang lebih besar sebagai penghalang sisi modul, penebat plat hujung, penebat busbar, perlindungan atas dan pengasingan haba antara kumpulan sel. Pada tahap ini, mika tidak lagi melindungi hanya satu antara muka sel; ia menjadi sebahagian daripada seni bina perambatan haba dan penebat elektrik modul.

Komponen mika biasanya digunakan untuk penebat elektrik antara sel, modul dan bahagian konduktif, serta untuk penghalang haba dan perlindungan tahan api di dalam sistem bateri EV.^[2]

Pemilihan bahan peringkat modul juga harus mempertimbangkan pemampatan. Sesetengah seni bina bateri memerlukan tekanan terkawal pada kantung atau sel prismatik, bermakna helaian mika tegar boleh digabungkan dengan pad yang lebih patuh daripada dijangka memberikan perlindungan kebakaran dan pengurusan mampatan dengan sendirinya.

Bagaimanakah Mika Digunakan pada Tahap Pek?

Jika peristiwa terma terlepas daripada modul, gas panas, nyalaan, zarah dan haba sinaran boleh menyerang penutup bateri, dinding kepungan, bar bas voltan tinggi, pendawaian, penyambung atau struktur kenderaan berdekatan.

Penyelesaiannya adalah dengan menggunakan kepingan mika yang lebih besar dan komponen berbentuk di sekeliling sempadan pek kritikal, termasuk bahagian bawah penutup pek, dinding perimeter, antara muka modul-ke-modul, kawasan bar bas dan komponen elektrik voltan tinggi. Mika peringkat pek menyediakan penghalang terma dan dielektrik terakhir antara zon kegagalan dalaman bateri dan penutup atau kenderaan.

Aplikasi industri termasuk penghalang sel dan modul, penebat di sekeliling perimeter dalam pek bateri, perlindungan penutup pek, dan penebat mika fleksibel di sekeliling komponen seperti bar bas dan pendawaian.^[3]

Tahap pek biasanya memerlukan liputan permukaan yang lebih besar daripada halangan peringkat sel, jadi berat, ketebalan, pengikat, rintangan getaran, potongan, bukaan bolong dan toleransi pemasangan menjadi lebih penting.

Menambah helaian mika paling tebal di mana-mana bukanlah reka bentuk paling selamat secara automatik. Halangan terma mesti berfungsi dengan pengudaraan gas, pelepasan tekanan, plat penyejuk, kelegaan elektrik, kebolehservisan dan jisim pek keseluruhan.

Apakah Perbezaan Antara Sel-, Modul- dan Mica Tahap Pek?

Menggunakan ketebalan dan geometri mika yang sama pada setiap paras bateri boleh menambah jisim yang tidak diperlukan sambil tetap meninggalkan laluan terma yang paling penting tidak dilindungi secukupnya.

Penyelesaian yang betul ialah memilih mika mengikut mod kegagalan di setiap lokasi dan bukannya menganggapnya sebagai satu helaian penebat bateri universal. Halangan sel mengutamakan kawalan penyebaran tempatan, halangan modul melindungi zon elektrik dan struktur yang lebih besar, dan halangan pek melindungi kepungan dan antara muka kenderaan.

Logik reka bentuk yang dipermudahkan ialah:

Tahap Sel: Hentikan haba bergerak terus ke dalam sel jiran.
Tahap Modul: Menghalang satu kumpulan sel daripada menjejaskan modul lengkap.
Tahap Pek: Elakkan haba dan nyalaan tahap modul daripada menyerang kepungan dan kenderaan sekeliling.

Bagaimanakah Ketebalan Mika Harus Dipilih?

Helaian mika yang terlalu nipis mungkin tidak memberikan kelewatan haba yang mencukupi, manakala helaian tebal yang tidak perlu meningkatkan berat pek, kos, ketinggian tindanan dan kesukaran pemasangan.

Penyelesaiannya adalah untuk menentukan ketebalan melalui ujian perambatan haba, keperluan dielektrik, kekangan mekanikal, masa pendedahan, dan lokasi penghalang. Tiada ketebalan mika tunggal yang betul untuk setiap bateri EV.

Pembinaan yang diperlukan bergantung pada kimia sel, format sel, tenaga tersimpan, jarak, jangkaan fluks haba, arah gas bolong, suhu yang dibenarkan pada bahagian terlindung, gred mika, sistem pengikat dan sama ada bahan digunakan secara bersendirian atau sebagai sebahagian daripada penghalang berbilang lapisan.

Atas sebab ini, pemilihan bahan hendaklah berdasarkan ujian bateri yang mewakili dan bukannya hanya menyatakan '1 mm mika' atau '2 mm mika' daripada katalog generik.

Patutkah Mika Gantikan Airgel atau Buih Silikon?

Merawat mika, aerogel dan buih silikon sebagai bahan yang boleh ditukar ganti boleh menghasilkan prestasi terma yang lemah kerana setiap bahan menyelesaikan kombinasi masalah penebat, mampatan, pengedap dan perlindungan kebakaran yang berbeza.

Penyelesaian yang lebih baik selalunya ialah reka bentuk berbilang lapisan di mana mika menyediakan perlindungan dielektrik dan nyalaan suhu tinggi manakala bahan lain memberikan kekonduksian terma, pematuhan, kusyen atau pengedap yang rendah. Gabungan bahan harus dipilih berdasarkan seni bina bateri sebenar dan hasil ujian penyalahgunaan.

Mika amat berguna apabila halangan haba struktur dan penebat elektrik diperlukan. Bahan berasaskan aerogel boleh menawarkan kekonduksian terma yang sangat rendah, manakala buih silikon boleh menyediakan pemulihan mampatan dan penginapan jurang.

Satu bahan tidak boleh dijangka melaksanakan setiap fungsi pek bateri.

Apakah yang Perlu Diperiksa Sebelum Merekabentuk Bahagian Bateri Mika?

Memesan helaian mika rata sebelum mengesahkan geometri bateri boleh mengakibatkan bolong tersumbat, kelegaan pemasangan yang lemah, bahan retak, laluan terma tidak bertutup atau gangguan pada bar bas dan struktur penyejukan.

Penyelesaian yang betul ialah mereka bentuk komponen mika daripada Sel, Modul atau Pek CAD sebenar dan senario pelarian haba. Ketebalan, potongan, lubang, jarak tepi, keperluan lenturan, pelekat, kaedah pelekap, keperluan dielektrik, dan toleransi dimensi yang dibenarkan hendaklah ditakrifkan sebelum pemotongan prototaip.

Maklumat Kejuruteraan untuk Diberikan:

Hantar format sel, lokasi mika, lukisan CAD, julat ketebalan yang diperlukan, dimensi maksimum, sasaran dielektrik, sasaran penghalang haba, keperluan pelekat, keperluan mampatan, suhu operasi dan spesifikasi ujian penyalahgunaan bateri yang berkenaan.

Bagaimanakah Penghalang Terma Mika Perlu Disahkan?

Lembaran mika boleh bertahan dalam ujian nyalaan makmal tetapi masih gagal di dalam bateri jika zarah panas memintas penghalang, sambungan terbuka semasa getaran, atau pemindahan haba melalui tepi dan pengikat yang tidak bertutup.

Penyelesaiannya adalah untuk mengesahkan kedua-dua bahan dan seni bina bateri yang dipasang di bawah keadaan pelarian haba, elektrik, mekanikal dan persekitaran yang mewakili. Kemudahbakaran bahan sahaja tidak menunjukkan bahawa reka bentuk Sel, Modul atau Pek boleh mengawal perambatan haba.

UL Solutions melaksanakan ujian penyalahgunaan bateri, kebakaran dan perambatan haba EV dan menyenaraikan piawaian termasuk UL 2580, GB 38031, SAE J2464, SAE J2929, UN 38.3 dan UNECE R100 antara rangka kerja ujian bateri yang biasa digunakan.^[4]

ISO 6469-1 menetapkan keperluan keselamatan untuk sistem penyimpanan tenaga boleh dicas semula yang digunakan dalam kenderaan jalan raya yang digerakkan secara elektrik, manakala UNECE bekerja pada Peraturan No. 100 secara khusus menangani perambatan haba dan perlindungan penghuni daripada kejadian bateri yang berbahaya.^[5][6]

Perlukan Helaian Mika Tersuai untuk Bateri EV?

Untuk semakan prototaip, sediakan CAD Sel, Modul atau Pek, lokasi pemasangan mika, sasaran ketebalan, keperluan dielektrik, sasaran pelarian haba, dimensi maksimum, potongan, pembinaan pelekat, kuantiti sampel dan permintaan tahunan.

Menentukan tahap pemasangan yang tepat terlebih dahulu menjadikannya lebih mudah untuk memilih gred mika, ketebalan, geometri dan proses pembuatan yang betul.

Soalan Lazim

Apakah Mica Digunakan dalam Bateri EV?

Mika digunakan terutamanya untuk penebat elektrik suhu tinggi, penghalang haba, perlindungan kebakaran, dan kawalan perambatan termal-lari di sekeliling sel, modul, bar bas dan struktur pek bateri.

Bolehkah Mika Diletakkan di Antara Sel Bateri?

ya. Lembaran mika nipis atau penghalang mika yang direka bentuk boleh dipasang di antara sel bersebelahan di mana reka bentuk bateri memerlukan pengasingan dielektrik tambahan dan rintangan perambatan haba.

Di manakah Mika Digunakan dalam Modul Bateri?

Lokasi biasa termasuk sempadan kumpulan sel, dinding sisi modul, plat hujung, bar bas, perlindungan atas dan struktur konduktif elektrik yang memerlukan pengasingan dielektrik.

Di manakah Mika Digunakan dalam Pek Bateri?

Mika boleh digunakan di bawah penutup pek, di sepanjang dinding kepungan, antara modul, sekitar bar bas dan komponen voltan tinggi, dan di lokasi lain yang memerlukan halangan haba atau elektrik.

Adakah Mika Menghentikan Larian Termal?

Tiada bahan boleh menjamin bahawa pelarian haba tidak akan berlaku. Mika digunakan sebagai penghalang pasif untuk melambatkan pemindahan haba, mengekalkan penebat, dan membantu mengurangkan atau melambatkan perambatan ke komponen jiran.

Adakah Mika Lebih Tebal Sentiasa Lebih Baik untuk Bateri EV?

Tidak. Ketebalan yang lebih besar boleh meningkatkan keupayaan penghalang dalam sesetengah reka bentuk tetapi juga meningkatkan berat, ruang pembungkusan, kos dan kesukaran pemasangan. Ketebalan mesti disahkan untuk seni bina bateri tertentu.

Patutkah Mika Diuji pada Tahap Sel, Modul atau Pek?

Tahap pengesahan akhir harus mencerminkan cara bahan digunakan. Penyaringan peringkat sel berguna, tetapi ujian peringkat modul dan pek mungkin masih diperlukan kerana laluan perambatan, gas bolong, geometri kepungan dan komponen jiran mengubah tingkah laku sistem.

Perspektif Komponen Bateri Automotif 15 Tahun

Berdasarkan pengalaman pembuatan komponen automotif dan abah-abah wayar selama 15 tahun, saya tidak memilih mika mengikut penarafan suhu atau ketebalan sahaja. Soalan pertama sentiasa di mana bahagian itu terletak: Sel, Modul atau Pek.

Penghalang sel mesti mengawal pemindahan haba tempatan tanpa mengganggu pengudaraan; halangan modul mesti melindungi antara muka elektrik dan struktur; dan penghalang pek mesti melindungi kepungan dan kenderaan sekeliling. Reka bentuk yang boleh dipercayai datang daripada pemadanan gred mika, ketebalan, bentuk, kaedah penetapan dan ujian pengesahan dengan laluan kegagalan yang tepat itu.

Rujukan Berwibawa

[1] Elmelin — Penebat Mika untuk Keselamatan Bateri EV dan Penghalang Sel

[2] Elmelin — Komponen Mika untuk Penebat Terma dan Elektrik Bateri

[3] Electrolock — Perlindungan Larian Terma dalam Bateri EV: Peranan Mika

[4] Penyelesaian UL — Penyalahgunaan Bateri EV, Ujian Kebakaran dan Penyebaran Terma

[5] ISO — ISO 6469-1:2019 Kenderaan Jalan Raya Didorong Secara Elektrik, Keselamatan Sistem Penyimpanan Tenaga Boleh Dicas Semula

[6] UNECE — Peraturan PBB No. 100 Kerja Penyebaran Terma