Aerogel vs mica: care este mai bun pentru protecția termică a bateriei EV?

Alegerea unei bariere termice greșite poate permite căldurii de la o celulă cu litiu-ion defectă să ajungă mai repede la celulele adiacente, crescând riscul de propagare termică de la celulă la celulă.

Aerogelul este în general mai bun atunci când prioritatea de proiectare este izolarea termică maximă într-un strat subțire și ușor, în timp ce mica este mai puternică atunci când izolarea electrică, stabilitatea structurală și performanța barierei la temperatură ridicată sunt prioritățile. În multe pachete de baterii EV, cea mai bună soluție nu este alegerea universală a unui material, ci utilizarea fiecăruia acolo unde proprietățile sale rezolvă un anumit risc termic și electric.

Care este principala diferență dintre aerogel și mica?

Tratarea aerogelului și a mica ca materiale izolatoare interschimbabile poate duce la grosime, greutate, costuri sau protecție inadecvată în locurile critice din interiorul acumulatorului.

Selectați aerogel în primul rând pentru izolarea termică și mica în primul rând pentru aplicații robuste cu bariere termice-electrice. Structura foarte poroasă a aerogelului suprimă transferul de căldură extrem de eficient, în timp ce mica oferă proprietăți dielectrice excelente și rămâne stabilă dimensional la temperaturi severe.

Distincția devine deosebit de importantă în timpul fuga termică. UL Solutions notează că evenimentele termice ale bateriei EV pot implica temperaturi extrem de ridicate, flăcări, presiune și particule ejectate, ceea ce înseamnă că selecția materialului trebuie să ia în considerare mai mult decât o singură valoare a conductibilității termice.^[1]

Este aerogelul mai bun pentru protecția termică de la celulă la celulă?

Fără o izolație suficientă între celulele strâns împachetate, căldura eliberată de o celulă defectă se poate transfera rapid în celulele învecinate și poate contribui la propagarea prin modul.

Barierele pe bază de aerogel sunt deosebit de atractive acolo unde inginerii au nevoie de rezistență termică puternică cu grosime și greutate minime. Structura lor poroasă restricționează conducerea căldurii solide și gazoase, permițând bariere relativ subțiri să încetinească transferul de căldură între suprafețele învecinate.

Acest lucru face ca aerogelul să fie deosebit de relevant pentru barierele celulă la celulă din modulele cu densitate mare de energie , unde fiecare milimetru de spațiu de ambalare contează.

Când este mica mai bună decât aerogelul?

Numai izolarea termică poate să nu fie suficientă în jurul barelor colectoare, conexiunilor de înaltă tensiune, capacelor modulelor și în alte locații în care izolarea electrică și stabilitatea mecanică sunt la fel de importante.

Mica este adesea alegerea mai puternică atunci când componenta trebuie să asigure atât o barieră la temperatură ridicată, cât și o izolare dielectrică de încredere. Poate fi procesat în foi și piese tăiate personalizate pentru module, bare colectoare, carcasă și structuri de izolație de înaltă tensiune.

Acest lucru face mica deosebit de utilă în apropierea barelor HV, conectorilor, interfețelor electrice, limitelor modulelor și zonelor de protecție la nivel de pachet.

Aerogel vs mica: care material funcționează mai bine?

Selectarea materialelor dintr-o singură specificație, cum ar fi temperatura maximă, poate ascunde diferențe importante de conductivitate termică, comportament la compresie, performanță dielectrică, grosime și durabilitate mecanică.

Comparați materialele în funcție de funcția lor reală din interiorul acumulatorului, mai degrabă decât să căutați un câștigător universal. Un separator de celule are cerințe foarte diferite față de o barieră de bară HV sau o componentă de izolație a carcasei.

Aerogelul și mica pot fi folosite împreună?

Forțarea unui material de izolare pentru a îndeplini fiecare funcție termică, electrică și mecanică poate crea un pachet de baterii ineficient și poate crește costul materialului fără a îmbunătăți siguranța.

O arhitectură de izolație hibridă poate folosi aerogel în apropierea celulelor și mica în jurul zonelor solicitante din punct de vedere electric sau mecanic. Acest lucru le permite inginerilor să folosească aerogel acolo unde rezistența termică pe unitate de grosime contează cel mai mult și mica unde performanța dielectrică și bariera structurală devine critică.

De exemplu, un modul de baterie poate folosi un compozit aerogel între celule în timp ce folosește componente din mica tăiate în jurul barelor colectoare, conexiunilor de înaltă tensiune, capacelor modulelor sau interfețelor carcasei.

Cum ar trebui inginerii să aleagă între aerogel și mica?

Alegerea unei bariere termice înainte de a înțelege chimia celulei, comportamentul de propagare, spațiul disponibil, sarcina de compresie, tensiunea și componentele din jur poate duce la o reproiectare costisitoare după testarea modulelor.

Definiți mai întâi scenariul de defecțiune, apoi selectați materialul și grosimea în jurul performanței termice, electrice și mecanice necesare. Piesele prototip ar trebui în cele din urmă să fie validate la nivelurile relevante de celulă, modul și pachet.

UL Solutions efectuează teste de propagare termică a bateriei EV de la celulă la nivelul pachetului și evaluează eficacitatea barierelor anti-propagare și a materialelor izolatoare.^[2] SAE J2464 abordează, de asemenea, testarea abuzivă a bateriilor de vehicule electrice și hibride în condiții care depășesc domeniul lor normal de funcționare.^[3]

Aveți nevoie de piese personalizate de aerogel sau mica pentru un proiect de baterii EV?

Fuqiang poate suporta componente personalizate de izolație a bateriei în funcție de celula, modulul, pachetul, bara, conector și configurația cablajului de înaltă tensiune. Trimiteți-ne desenul dvs., grosimea necesară, temperatura de funcționare, tensiunea și locația de instalare pentru selectarea materialului sau evaluarea eșantionului.

FAQ

Este aerogelul mai bun decât mica pentru bateriile EV?

Nu universal. Aerogelul este, în general, mai puternic pentru izolarea termică de înaltă eficiență, în timp ce mica este deosebit de valoroasă atunci când sunt necesare și izolarea electrică și performanța barierei termice structurale.

Unde se folosește aerogelul într-un pachet de baterii EV?

Compozitele cu aerogel sunt de obicei considerate pentru locații strânse cu bariere termice, cum ar fi între celulele bateriei sau în jurul modulelor , unde limitarea transferului de căldură este critică.

Unde se folosește mica în bateriile EV?

Componentele Mica pot fi utilizate în jurul modulelor, barelor colectoare, conexiunilor de înaltă tensiune, capacelor bateriilor și interfețelor carcasei care necesită izolare termică și electrică.

Poate mica să oprească evadarea termică a bateriei?

Mica nu oprește evadarea termică electrochimică care are loc în interiorul unei celule defectuoase. Poate face parte dintr-un sistem de barieră conceput pentru a întârzia propagarea căldurii și a flăcării către componentele din jur.

Poate aerogelul să prevină complet propagarea evasiva termică?

Nu se presupune că niciun material previne complet propagarea fără validarea la nivel de sistem. Performanța barierei depinde de construcția materialului, grosime, chimia celulei, distanță, compresie, flux de căldură, aerisire și arhitectura pachetului.

15 ani de perspectivă cablaj de sârmă auto

După 15 ani de lucru cu cablaje auto și sisteme electrice EV, văd izolarea bateriei ca parte a arhitecturii complete de înaltă tensiune – nu o decizie materială izolată. Aerogelul poate controla transferul de căldură în jurul celulelor, în timp ce mica poate oferi o separare termică și electrică robustă în jurul barelor, conectorilor HV și interfețelor de cablare.

Cel mai bun material nu este, prin urmare, pur și simplu aerogel sau mica. Materialul, grosimea, geometria și locația se potrivesc corect cu modul real de defecțiune al bateriei.

Referințe autorizate

[1] Soluții UL — Evaluare Thermal Runaway (BETR) pentru carcasa bateriei

[2] Soluții UL — Testare abuzivă a bateriei EV, incendiu, termică și performanță

[3] SAE International — J2464 Testare abuzivă a bateriei pentru vehicule electrice