Unde ar trebui plasate barierele termice în interiorul unui pachet de baterii EV?

Folosirea unei izolații excelente într-o locație greșită poate permite totuși căldurii, flăcării sau gazelor de aerisire să ocolească bariera și să se propagă prin acumulatorul.

Izolația bateriei trebuie plasată în funcție de calea de propagare așteptată. Barierele de la celulă la celulă vizează cea mai apropiată celulă învecinată, barierele de la modul la modul creează un al doilea nivel de separare, în timp ce materialele la nivel de pachet protejează capacele, carcasele și zonele electrice sensibile.

Prin urmare, o strategie robustă de prevenire a propagării termice utilizează locația materialului la fel de atent ca și performanța materialului. Obiectivul nu este de a umple bateria cu izolație, ci de a întrerupe cele mai importante căi termice și electrice.

Unde ar trebui instalate bariere de la celulă la celulă?

Dacă celulele adiacente au o cale termică directă, o celulă eșuată poate transfera rapid energie în vecina sa.

Plasați bariere de la celulă la celulă la interfețele unde celulele învecinate pot schimba căldura cea mai dăunătoare. Pentru arhitecturile prismatice și pungi, bariera poate fi nevoită, de asemenea, să se adapteze la umflarea și compresia celulelor pe toată durata de viață a bateriei.

Aspen Aerogels își descrie produsele PyroThin în mod specific ca fiind bariere termice de la celulă la celulă pentru pungă și baterii prismatice, combinând protecția termică cu comportamentul mecanic la compresia bateriei.^[1]

Unde ar trebui să meargă barierele de la modul la modul?

Oprirea conducerii directe de la celulă la celulă nu garantează că un eveniment termic nu poate ajunge la un alt modul prin părți structurale, gaze de aerisire sau flăcări.

Utilizați separarea la nivel de modul pentru a întrerupe următoarea cale de propagare. Geometria barierei ar trebui să ia în considerare pereții modulului, golurile, interfețele structurale și direcția probabilă de aerisire, mai degrabă decât pur și simplu plasarea unei foi între două carcase de module.

Saint-Gobain identifică plăcuțe termice care evadează atât pentru amortizarea celulelor, cât și pentru locațiile dintre module, ilustrând modul în care strategia de barieră se poate extinde dincolo de celulele individuale.^[2]

Capacul pachetului de baterii are nevoie de izolare termică?

O strategie de barieră concentrată doar între celule poate lăsa capacul pachetului expus la flăcări, gaze fierbinți și particule ejectate.

Evaluați capacul și carcasa ambalajului ca zone separate de protecție termică. UL Solutions notează că evaporarea termică a bateriei poate produce flacără, presiune și particule asemănătoare unui jet, capabile să erodeze materialul de protecție al carcasei.^[3]

Acesta este motivul pentru care izolația de la celulă la celulă și protecția carcasei nu trebuie tratate ca interschimbabile. Expunerea termică și mecanică poate fi foarte diferită.

Cum ar trebui inginerii să decidă plasarea barierelor?

Adăugarea de izolație peste tot poate crește greutatea, costul și compresia fără a controla mecanismul de propagare dominant.

Hartă evenimentul termic înainte de a defini piesele tăiate. Identificați celula de inițiere, celulele învecinate, direcția de ventilație, limitele modulelor, barele colectoare, structurile de răcire, capacul pachetului și potențialele căi de flacără sau de gaz.

Grosimea barierei și materialul pot fi apoi optimizate pentru fiecare locație, mai degrabă decât forțarea unei foi de izolație pentru a îndeplini fiecare funcție.

Aveți nevoie de ajutor pentru a transforma un aspect al bateriei în piese de izolare tăiate?

Trimiteți lui Fuqiang aranjamentul celulelor, desenul modulului, golurile disponibile, direcția de ventilație și cerințele de izolare. Echipa noastră de ingineri poate examina locațiile barierelor de la celulă la celulă, la nivel de modul și la nivel de pachet și poate pregăti mostre pentru validare.

FAQ

Unde ar trebui să meargă izolația între celulele bateriei?

Ar trebui să fie poziționat la interfețele celulei, unde poate reduce transferul de căldură către celulele adiacente, găzduind în același timp compresia necesară și mișcarea celulei.

Ce este o barieră termică celulă la celulă?

Este un material plasat între celulele învecinate pentru a reduce transferul de căldură și pentru a ajuta la prevenirea unui eveniment termic dintr-o celulă să declanșeze următoarea.

Ce este o barieră de la modul la modul?

Este o protecție termică sau împotriva incendiilor poziționată între modulele bateriei pentru a ajuta la limitarea propagării dincolo de modulul afectat.

Izolarea bateriei EV ar trebui să acopere întregul pachet?

Nu neapărat. Amplasarea barierei ar trebui să respecte riscurile termice, de flacără, electrice și de ventilație. Adăugarea de material acolo unde oferă puțină protecție poate crește inutil masa și costul.

Este suficientă izolația de la celulă la celulă pentru a opri propagarea termică?

Nu întotdeauna. Designul pachetului trebuie să ia în considerare, de asemenea, gazele de aerisire, flăcările, conducția structurală, limitele modulelor și protecția carcasei.

O perspectivă de 15 ani de cablaj auto și baterie EV

După 15 ani de lucru cu sistemele electrice ale autovehiculelor, abordez izolarea bateriei la fel ca și protecția cablajului: puneți protecția acolo unde de fapt călătorește energia de defecțiune. Amplasarea corectă poate fi la fel de importantă precum conductivitatea termică sau capacitatea de temperatură imprimată pe fișa de date a materialului.

Referințe autorizate

[1] Aspen Aerogels — Bariere termice de la celulă la celulă pentru bateriile EV

[2] Saint-Gobain — Tampoane termice de evaporare pentru celule și module din seria TRP

[3] Soluții UL — Evaluarea evacuării termice a carcasei bateriei