Como você seleciona a espessura da espuma MPP para baterias EV?   

Escolher a espessura da espuma MPP simplesmente combinando a folga nominal da bateria pode criar pressão excessiva na célula durante a montagem ou pouca pressão posteriormente durante a vida útil da bateria.

Selecione a espessura da espuma MPP a partir da janela de compressão completa, e não apenas da folga nominal. O espaçamento celular, a tolerância dimensional, a compressão no início da vida útil, o inchaço no final da vida útil e a faixa de pressão necessária devem ser considerados antes que a espessura da almofada seja congelada.

Por que a lacuna nominal das células não é suficiente?

Uma almofada dimensionada apenas para a geometria nominal pode ficar sobrecomprimida na folga menor e subcomprimida na folga maior.

Calcule as lacunas mínimas e máximas instaladas em toda a pilha de tolerância da bateria. Em seguida, compare essas dimensões com a curva de compressão-força-deflexão da espuma MPP selecionada.

A lacuna nominal da célula é apenas o ponto de partida. A tolerância dimensional da célula, a tolerância da estrutura do módulo, a espessura do adesivo e a variação da montagem podem alterar a compressão real aplicada à almofada.

Como o inchaço celular afeta a espessura da espuma MPP?

Se a espuma MPP atingir sua região de alta força muito cedo à medida que a célula se expande, a pressão da pilha pode subir além da janela de projeto mecânico pretendida.

Selecione a espessura inicial da espuma para que a almofada permaneça dentro de uma faixa de compressão aceitável do início ao fim da vida útil.

A seleção da almofada de compressão da bateria deve, portanto, considerar a química celular, o inchaço esperado, a lacuna disponível, a pressão no início da vida útil e a pressão no final da vida útil, em vez de apenas a espessura.^[1]

Uma almofada mais grossa não é automaticamente mais segura. Se a espuma for muito espessa para o espaço disponível, o módulo da bateria pode começar a funcionar com compressão excessiva antes mesmo de ocorrer o inchaço da célula.

Você deve usar uma porcentagem fixa de compactação?

Usar uma regra universal como 'comprimir cada espuma de bateria em 30%' pode produzir forças completamente diferentes quando a densidade do MPP, a estrutura celular ou o grau do material mudam.

Use os dados reais de compressão-força-deflexão para o grau específico de espuma MPP. A porcentagem de compressão só se torna significativa quando está conectada à força ou faixa de pressão necessária.

ASTM D3575 fornece métodos de teste padronizados para materiais celulares flexíveis feitos de polímeros de olefinas. Contudo, os resultados medidos aplicam-se a condições de teste definidas e não devem ser automaticamente tratados como desempenho exato de serviço da bateria.^[2]

Não aprove a espessura da espuma MPP apenas com base em uma porcentagem de compressão genérica. A temperatura, o tempo de envelhecimento e a compressão repetida podem alterar a resposta mecânica.

O que deve ser testado antes da aprovação final da espessura?

Uma espessura de espuma MPP que funciona perfeitamente em CAD ainda pode falhar após envelhecimento térmico, compressão repetida ou instalação no módulo de bateria real.

Teste os protótipos nas condições de empilhamento mínima, nominal e máxima esperadas. Inclua a verdadeira construção adesiva e laminada sempre que possível.

Pontos de validação importantes incluem força de compressão inicial, deformação por compressão, relaxamento de tensão, recuperação, envelhecimento térmico e estabilidade dimensional.

Se for adicionado adesivo em um ou ambos os lados, sua espessura também deverá ser incluída no cálculo do empilhamento final. Uma espuma de 2 mm com películas adesivas e protetoras não é necessariamente um componente acabado de 2 mm.

Não tem certeza se precisa de espuma MPP de 1 mm, 2 mm ou 3 mm?

Envie a Fuqiang a lacuna mínima e máxima da célula, o inchaço celular esperado, a força de compressão alvo, a temperatura operacional e as dimensões desejadas da almofada. Nossa equipe de engenharia pode revisar espessuras candidatas de MPP e preparar amostras cortadas para compressão e validação de montagem.

Perguntas frequentes

Qual é a melhor espessura de espuma MPP para baterias EV?

Não existe uma melhor espessura universal. A espessura correta da espuma MPP depende da folga da bateria, da tolerância dimensional, do inchaço das células, da curva de compressão da espuma e da faixa de pressão necessária.

A espessura da espuma MPP deve ser igual à lacuna da célula da bateria?

Não. A almofada normalmente precisa operar sob compressão controlada, portanto, combinar a espessura da espuma não comprimida diretamente com a folga nominal pode não produzir a pressão necessária.

A espuma MPP mais espessa proporciona melhor amortecimento?

Não automaticamente. O aumento da espessura altera a taxa de compressão e a força aplicada às células. O resultado deve permanecer dentro da janela de pressão aceitável do fabricante da bateria.

Quanto a espuma MPP deve ser comprimida?

Não existe uma porcentagem de compactação universal. Use dados de compressão-força-deflexão do grau específico de MPP e compare-os com a pressão necessária da célula.

A espessura do adesivo conta ao selecionar a espuma da bateria?

Sim. Adesivos sensíveis à pressão, filmes transportadores e camadas laminadas contribuem para a espessura da pilha acabada e devem ser incluídos nos cálculos de tolerância.

O inchaço celular deve ser incluído ao selecionar a espessura da espuma?

Sim. O inchaço esperado da célula é um dos dados mais importantes porque altera a compressão da almofada e a pressão da pilha ao longo da vida útil da bateria.

Uma perspectiva de 15 anos para chicotes de fios automotivos e materiais de bateria

Após 15 anos trabalhando com componentes elétricos automotivos e materiais de baterias, recomendo congelar a espessura da espuma MPP somente após revisar a tolerância mecânica completa e a janela de compressão . A almofada correta não é simplesmente aquela que preenche a lacuna do CAD no primeiro dia – é aquela que mantém a pressão controlada à medida que a bateria muda ao longo de sua vida útil.

Referências autorizadas

[1] Saint-Gobain — Gerenciamento de inchaço e compressão das células da bateria EV

[2] ASTM D3575-20 — Métodos de teste para materiais celulares flexíveis feitos de polímeros de olefinas

[3] ASTM D4819 — Especificação padrão para materiais poliolefínicos celulares flexíveis