Care barieră termică de fuga este cea mai bună pentru bateriile EV: Mica, Aerogel sau Ceramic Compozit? 

Alegerea unei bariere termice de evaporare a bateriei EV numai în funcție de temperatura maximă poate lăsa pachetul vulnerabil la propagarea de la celulă la celulă, jeturile de flacără, eroziunea particulelor sau defecțiunile electrice.

Materialul corect depinde de locul unde este instalată bariera și de ceea ce trebuie să facă atât în ​​timpul funcționării normale a bateriei, cât și în timpul unui eveniment termic. Aerogelul este deosebit de atractiv pentru rezistența termică subțire de la celulă la celulă, mica oferă izolație electrică robustă și la temperaturi înalte, în timp ce materialele ceramice compozite pot oferi protecție puternică la foc și termică în aplicații la nivel de modul și pachet.

Prin urmare, nu există un câștigător universal în comparația aerogel vs mica . Un inginer de baterii ar trebui să definească mai întâi expunerea termică, grosimea, compresia, cerințele dielectrice și locul de instalare înainte de a selecta materialul.

Cum diferă barierele din mica, aerogel și compozit ceramic?

Înlocuirea unui material cu altul numai în ceea ce privește conductivitatea termică poate rezolva o problemă, creând în același timp o problemă de ambalare, compresie sau izolație electrică.

Comparați materialele după funcție, mai degrabă decât după numele materialului. Aerogelul poate oferi o rezistență termică ridicată într-un spațiu subțire de la celulă la celulă; mica este larg potrivită pentru izolarea electrică și bariere rezistente la foc; compozitele pe bază de ceramică devin atractive acolo unde expunerea termică severă și performanța barierei structurale contează.

Când este aerogelul mai bun decât mica între celulele bateriei?

Utilizarea unei bariere care conduce prea multă căldură printr-un spațiu îngust al celulei poate permite unei celule eșuate să-și încălzească vecinul suficient de repede pentru a contribui la propagare.

Aerogelul devine deosebit de interesant acolo unde rezistența termică mare trebuie să se potrivească într-un spațiu subțire de la celulă la celulă. Barierele comerciale cu aerogel EV pot fi, de asemenea, proiectate în jurul comportamentului de compresie, astfel încât tamponul să funcționeze în timpul umflării normale a celulelor, precum și în timpul unui eveniment termic anormal.^[1]

Aspen Aerogels a raportat un exemplu de mini-module care utilizează două celule prismatice de 62 Ah cu o barieră PyroThin de 2,35 mm la o tensiune de aproximativ 50%. Celula adiacentă nu a intrat în fugă termică în acel test specific, deși Aspen notează în mod explicit că configurația a izolat unele căi de propagare secundare găsite într-un pachet complet.^[2]

Acest rezultat nu ar trebui convertit într-o „regulă de aerogel de 2,35 mm” universală. Chimia celulelor, energia, spațierea, compresia și mecanismele de propagare diferă în funcție de designul bateriei.

Când sunt mica și compozitele ceramice alegeri mai bune?

Folosirea unui material moale de compresie celulară peste tot poate lăsa barele colectoare, limitele modulelor sau capacele pachetelor fără bariera electrică sau structurală de care au nevoie.

Folosiți mica sau materiale compozite ceramice acolo unde designul necesită izolație electrică la temperatură înaltă, rezistență la foc sau o barieră mai stabilă din punct de vedere structural. Mica poate fi deosebit de utilă în jurul conductoarelor HV, al barelor colectoare, al structurilor modulelor și al izolației la nivel de pachet.

Compozitele siliconice ceramice oferă o altă cale. Saint-Gobain, de exemplu, enumeră produse din silicon ceramificabile pentru plăcuțe termice de evaporare celulă la celulă și protecție a pachetului, demonstrând că un sistem de formare a ceramicii poate combina flexibilitatea în timpul asamblarii cu o barieră de protecție în timpul expunerii severe la căldură.^[3]

Cum ar trebui să alegi o barieră termică de fuga?

Cumpărarea materialului cu cea mai impresionantă pretenție de temperatură nu dovedește că acumulatorul va rezista la propagarea termică.

Definiți expunerea efectivă la defecțiuni și validați construcția finită. Luați în considerare chimia celulei, locația barierei, grosimea disponibilă, compresia, performanța dielectrică, expunerea la flacără, impactul particulelor și materialele adiacente.

UL Solutions notează că un eveniment termic de evadare poate implica temperatură ridicată, presiune, flăcări ca un jet și particule ejectate capabile să erodeze materialele de protecție. Testarea UL 2596 a fost dezvoltată pentru a verifica performanța materialului împotriva acestor pericole combinate.^[4]

Comparați barierele din mica, aerogel și baterii ceramice?

Trimiteți lui Fuqiang formatul celulei dvs., locația barierei, grosimea disponibilă, cerințele de compresie și ținta de protecție termică. Echipa noastră de ingineri poate revizui opțiunile de materiale tăiate cu matriță și poate pregăti mostre prototip pentru validarea pachetului de baterii.

FAQ

Este aerogelul mai bun decât mica pentru bateriile EV?

Nu universal. Aerogelul este util în special pentru barierele termice subțiri de la celulă la celulă, în timp ce mica poate fi avantajoasă acolo unde izolarea electrică, stabilitatea structurală și protecția la temperatură înaltă sunt priorități.

Care este o alternativă de folie de mica pentru izolarea bateriei?

În funcție de aplicație, alternativele pot include bariere cu aerogel, compozite siliconice ceramice și alte sisteme de izolare pe bază de ceramică. Înlocuirea trebuie selectată în funcție de funcție și nu numai de grosime.

Poate o barieră termică să oprească evadarea termică a bateriei?

O barieră nu oprește defecțiunea electrochimică din interiorul celulei de inițiere. Rolul său este de a reduce căldura și alte căi de propagare, astfel încât celulele învecinate să fie mai puțin probabil să intre în evaporare termică.

Care este cel mai bun material pentru protecția termică de la celulă la celulă?

Nu există cel mai bun material universal. Chimia celulară, decalajul disponibil, compresia, expunerea termică și arhitectura pachetului determină bariera adecvată.

Se pot folosi mica și aerogelul în același pachet de baterii?

Da. Un pachet poate folosi aerogel între celule și mica sau altă izolație la temperatură ridicată la locațiile modulelor, barelor colectoare sau incintei atunci când cerințele de inginerie justifică o strategie de material hibrid.

O perspectivă de 15 ani a cablajului auto și a izolației vehiculelor electrice

După 15 ani de lucru în jurul cablajelor auto și a izolației electrice a vehiculelor electrice, am învățat că protecția termică ar trebui proiectată în funcție de locație și modul de defecțiune, nu de reputația materială. Cele mai puternice pachete de baterii folosesc adesea materiale diferite pentru rezistența termică la nivel de celule, izolarea electrică HV și protecția la foc la nivel de pachet.

Referințe autorizate

[1] Aerogeluri Aspen - Bariere termice de fuga celulă la celulă PyroThin

[2] Aerogeluri Aspen — Testare de propagare termică de la celulă la celulă

[3] Saint-Gobain — Protecție împotriva incendiilor și a propagarii termice a bateriei EV

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