Hoe beschermt ceramificeerbaar siliconenrubber EV-batterijen tegen thermische overstroming?         

Gewone polymeerisolatie kan de mechanische integriteit verliezen tijdens ernstige thermische overstroming van de batterij, waardoor aangrenzende cellen, stroomrails of behuizingscomponenten mogelijk worden blootgesteld aan hitte en vlammen.

Ceramificeerbare siliconen pakken dit probleem aan door onder zware hitte te transformeren in een meer keramiekachtig beschermend residu. Vóór een thermische gebeurtenis kan het de flexibiliteit en verwerkbaarheid bieden die met siliconen gepaard gaat; onder intense hitte is het materiaal zo geformuleerd dat het een beschermende anorganische structuur vormt die helpt een barrière in stand te houden.

Dit maakt keramisch siliconenrubber en keramificeerbare siliconentape bijzonder interessant voor de brandbeveiliging van EV-batterijen, waarbij flexibiliteit tijdens de montage en het behoud van de barrière tijdens extreme hitte beide vereist zijn.

Wat gebeurt er als keramificeerbare siliconen worden blootgesteld aan vuur?

Als een isolatielaag simpelweg wegbrandt of zijn integriteit verliest, kunnen hitte en vlammen een directer pad naar aangrenzende batterijcomponenten krijgen.

Ceramificeerbare siliconen zijn geformuleerd om een ​​beschermende, keramiekachtige laag te creëren bij blootstelling aan voldoende sterke hitte. WACKER heeft de ontwikkeling van de brandbeveiliging van batterijen beschreven met behulp van siliconenrubbermengsels die in batterijbehuizingen worden aangebracht en die keramiseren bij blootstelling aan hitte.^[1]

Het belangrijke onderscheid is dat keramisering niet hetzelfde is als gewone vlamvertraging. Een vlamvertragend polymeer is ontworpen om het verbrandingsgedrag te beperken; een keramificeerbaar systeem is bovendien ontworpen om een ​​meer samenhangend beschermend residu te vormen tijdens extreme thermische blootstelling.

Waar kan keramisch siliconenrubber worden gebruikt in een EV-batterij?

Door alleen keramificeerbare siliconen als generieke plaat te gebruiken, kan het vermogen om verschillende mechanische en thermische problemen rondom de verpakking op te lossen, verloren gaan.

Stem het materiaalformaat af op de locatie. Mogelijke toepassingen zijn onder meer cel-tot-cel-pads, modulegrenzen, bescherming van pakketafdekkingen, brandcompartimentafdichtingen en isolatie rond geselecteerde elektrische componenten.

Saint-Gobain somt keramificeerbare siliconenrubber- en sponsproducten op voor thermische toepassingen, waaronder cel-tot-cel TRP-pads, bescherming van de bovenkap en afdichting van brandcompartimenten.^[2]

Ceramificeerbare siliconentape kan ook nuttig zijn als een aanpasbaar isolatieformaat vereist is, maar er mag niet van worden uitgegaan dat tape, folie, spons en gegoten siliconen hetzelfde brandgedrag hebben.

Kunnen ceramificeerbare siliconen de voortplanting van thermische op hol geslagen stoppen?

Door elke brandwerende siliconen een complete ‘thermal runaway-oplossing’ te noemen, kan een gevaarlijke kloof ontstaan ​​tussen materiaaltests en prestaties op pakketniveau.

Behandel keramificeerbare siliconen als één element in een vermeerderingsstrategie op systeemniveau. Locatie van de barrière, dikte, ventilatierichting, celafstand, koelstructuren en behuizingsontwerp zijn nog steeds van belang.

Thermal runaway kan materialen blootstellen aan hoge temperaturen, druk, vlammen en uitgeworpen deeltjes. UL Solutions evalueert daarom batterijbehuizingsmaterialen onder gecombineerde thermische en mechanische spanningen in plaats van alleen te vertrouwen op een conventionele ontvlambaarheidsclassificatie.^[3]

Wat moeten ingenieurs controleren voordat ze keramificeerbare siliconen selecteren?

Het kiezen van een materiaal omdat er op de datasheet 'keramisch vormen' staat, bewijst niet dat het het daadwerkelijke falen van uw batterij zal overleven.

Controleer het afgewerkte materiaal op de vereiste dikte en compressieconditie. Controleer de diëlektrische eigenschappen, het compressiegedrag, de hechting, indien van toepassing, thermische blootstelling, integriteit van keramische resten en compatibiliteit met de omliggende batterijcomponenten.

Heeft u een op maat gemaakt certificeerbaar batterij-isolatieonderdeel nodig?

Stuur Fuqiang uw batterijtekening, materiaaldikte, cel- of modulelocatie, compressievereiste en gestanste geometrie. Ons technische team kan de opties voor vel-, blok- of tapeformaat beoordelen en monsters voorbereiden voor validatie.

Veelgestelde vragen

Wat is keramificeerbaar siliconenrubber?

Het is een materiaal op siliconenbasis dat is geformuleerd om een ​​keramiekachtige beschermende structuur te ontwikkelen bij blootstelling aan ernstige hitte of vuur.

Is keramificerende siliconen hetzelfde als vlamvertragende siliconen?

Nee. Vlamvertraging beschrijft het verbrandingsgedrag, terwijl keramificatie het vermogen van het materiaal beschrijft om een ​​beschermend keramiekachtig residu te vormen onder ernstige thermische blootstelling.

Waar wordt keramificeerbare siliconen gebruikt in EV-batterijen?

Toepassingen kunnen onder meer celbarrières, module-isolatie, bescherming tegen pakketafdekkingen, brandcompartimentafdichtingen en andere gebieden zijn die flexibele isolatie vereisen vóór een thermische gebeurtenis en een verbeterde barrièrebehoud tijdens blootstelling aan hitte.

Waar wordt keramificeerbare siliconentape voor gebruikt?

Het kan een aanpasbare brandwerende elektrische of thermische isolatie bieden rond geometrieën waarbij een flexibel tape-formaat praktischer is dan een stijve plaat.

Voorkomt keramisch siliconenrubber dat een batterijcel oververhit raakt?

Nee. Het voorkomt het elektrochemische falen van de initiërende cel niet. Het doel is om de blootstelling aan hitte en brand te helpen beheersen en het voortplantingsrisico te verminderen wanneer het wordt geïntegreerd in een goed ontworpen batterijsysteem.

Een perspectief van 15 jaar op het gebied van kabelbomen en batterij-isolatie in de automobielsector

Na 15 jaar gewerkt te hebben met elektrische isolatie- en kabelboomsystemen voor auto's, beschouw ik keramificeerbare siliconen als waardevol omdat het één doel kan dienen tijdens normaal gebruik en een ander doel tijdens extreme hitte. De sleutel is het valideren van het daadwerkelijk voltooide onderdeel in plaats van te vertrouwen op de woorden 'keramisch vormen' in een materiaalbeschrijving.

Gezaghebbende referenties

[1] WACKER — Siliconenmaterialen en ceramificerende batterijbrandbeveiliging

[2] Saint-Gobain - Ceramificeerbare siliconen EV-batterijbrandbeveiliging

[3] UL Solutions — Materiaalscreening van batterijbehuizingen onder UL 2596