Gdzie należy umieścić bariery termiczne wewnątrz zestawu akumulatorów EV?

Użycie doskonałej izolacji w niewłaściwym miejscu może w dalszym ciągu umożliwić ominięcie bariery przez ciepło, płomienie lub gazy ulotne i rozprzestrzenienie się przez akumulator.

Izolację akumulatora należy ułożyć zgodnie z przewidywaną drogą propagacji. Bariery między komórkami celują w najbliższą sąsiednią komórkę, bariery między modułami tworzą drugi poziom separacji, podczas gdy materiały na poziomie opakowania chronią pokrywy, obudowy i wrażliwe strefy elektryczne.

Dlatego solidna strategia zapobiegania rozprzestrzenianiu się ciepła wykorzystuje lokalizację materiału tak samo ostrożnie, jak jego wydajność. Celem nie jest wypełnienie akumulatora izolacją, ale przerwanie najważniejszych ścieżek termicznych i elektrycznych.

Gdzie należy zainstalować bariery międzykomórkowe?

Jeśli sąsiednie komórki mają bezpośrednią ścieżkę termiczną, jedna uszkodzona komórka może szybko przekazać energię sąsiadowi.

Umieść bariery między komórkami na styku, gdzie sąsiednie komórki mogą wymieniać najbardziej szkodliwe ciepło. W przypadku architektur pryzmatycznych i kieszeniowych bariera może również wymagać kompensowania pęcznienia i ściskania ogniw przez cały okres użytkowania baterii.

Aspen Aerogels opisuje swoje produkty PyroThin w szczególności jako bariery termiczne między ogniwami do akumulatorów kieszeniowych i pryzmatycznych, łączące ochronę termiczną z zachowaniem mechanicznym pod wpływem ściskania akumulatora.^[1]

Gdzie powinny znaleźć się bariery między modułami?

Zatrzymanie bezpośredniego przewodzenia między ogniwami nie gwarantuje, że zdarzenie termiczne nie dotrze do innego modułu przez części konstrukcyjne, gazy wentylacyjne lub płomienie.

Użyj separacji na poziomie modułu, aby przerwać następną ścieżkę propagacji. Geometria bariery powinna uwzględniać ściany modułów, szczeliny, interfejsy strukturalne i prawdopodobny kierunek wentylacji, a nie po prostu umieszczać arkusz pomiędzy dwiema obudowami modułów.

Saint-Gobain identyfikuje podkładki uciekające ciepło zarówno dla amortyzacji komórek, jak i lokalizacji pomiędzy modułami, ilustrując, w jaki sposób strategia barier może wykraczać poza pojedyncze ogniwa.^[2]

Czy pokrywa akumulatora wymaga izolacji termicznej?

Strategia barierowa skupiona wyłącznie pomiędzy komórkami może narazić pokrywę opakowania na działanie płomieni odrzutowych, gorących gazów i wyrzucanych cząstek.

Potraktuj pokrywę opakowania i obudowę jako oddzielne strefy ochrony przed niekontrolowaną temperaturą. Firma UL Solutions zauważa, że ​​niestabilność cieplna akumulatora może spowodować wytworzenie płomienia, ciśnienia i cząstek zdolnych do erozji materiału obudowy ochronnej.^[3]

Dlatego izolacji między ogniwami i ochrony obudowy nie należy traktować jako wymiennych. Ekspozycja termiczna i mechaniczna może być bardzo różna.

Jak inżynierowie powinni decydować o rozmieszczeniu barier?

Dodanie izolacji wszędzie może zwiększyć wagę, koszt i kompresję bez kontrolowania dominującego mechanizmu propagacji.

Zamapuj zdarzenie termiczne przed zdefiniowaniem wykrojników. Zidentyfikuj ogniwo inicjujące, sąsiednie ogniwa, kierunek otworu wentylacyjnego, granice modułów, szyny zbiorcze, konstrukcje chłodzące, pokrywę opakowania i potencjalne ścieżki płomienia lub gazu.

Można wówczas zoptymalizować grubość i materiał bariery dla każdej lokalizacji, zamiast zmuszać jeden arkusz izolacyjny do wykonywania wszystkich funkcji.

Potrzebujesz pomocy w przekształceniu układu baterii w wycinane części izolacyjne?

Wyślij Fuqiangowi układ ogniw, rysunek modułu, dostępne szczeliny, kierunek wentylacji i wymagania dotyczące izolacji. Nasz zespół inżynierów może sprawdzić lokalizację barier między komórkami, na poziomie modułu i na poziomie opakowania oraz przygotować próbki do walidacji.

Często zadawane pytania

Gdzie powinna przebiegać izolacja pomiędzy ogniwami akumulatora?

Powinien być umieszczony na styku ogniw, gdzie może ograniczyć przenoszenie ciepła do sąsiednich ogniw, jednocześnie zapewniając wymaganą kompresję i ruch ogniw.

Co to jest bariera termiczna między komórkami?

Jest to materiał umieszczony pomiędzy sąsiednimi komórkami, aby zmniejszyć przenoszenie ciepła i zapobiec wywołaniu zdarzenia termicznego w jednej komórce w następnej.

Co to jest bariera moduł-moduł?

Jest to zabezpieczenie termiczne lub przeciwpożarowe umieszczone pomiędzy modułami akumulatorów, które pomaga ograniczyć rozprzestrzenianie się poza dotknięty moduł.

Czy izolacja akumulatora EV powinna obejmować cały pakiet?

Nie koniecznie. Lokalizacja bariery powinna uwzględniać ryzyko termiczne, płomieniowe, elektryczne i wentylacyjne. Dodanie materiału tam, gdzie zapewnia on niewielką ochronę, może niepotrzebnie zwiększyć masę i koszty.

Czy izolacja między komórkami wystarczy, aby zatrzymać rozprzestrzenianie się ciepła?

Nie zawsze. Projekt opakowania musi również uwzględniać gazy odlotowe, płomienie, przewodnictwo strukturalne, granice modułów i ochronę obudowy.

Perspektywa 15-letniej wiązki przewodów samochodowych i akumulatorów pojazdów elektrycznych

Po 15 latach pracy z samochodowymi układami elektrycznymi podchodzę do izolacji akumulatora podobnie jak do ochrony wiązek przewodów: umieszczam zabezpieczenie tam, gdzie faktycznie przemieszcza się energia awarii. Prawidłowe rozmieszczenie może być równie ważne, jak przewodność cieplna lub temperatura wydrukowana w arkuszu danych materiału.

Autorytatywne referencje

[1] Aspen Aerogels — bariery termiczne między komórkami do akumulatorów pojazdów elektrycznych

[2] Saint-Gobain — Podkładki termiczne do ogniw i modułów serii TRP

[3] Rozwiązania UL — ocena niestabilności termicznej obudowy akumulatora