Аэрогель или слюда: что лучше для тепловой защиты аккумулятора электромобиля?

Выбор неправильного теплового барьера может позволить теплу от одного вышедшего из строя литий-ионного элемента быстрее достигать соседних ячеек, увеличивая риск распространения теплового неконтроля от ячейки к ячейке.

Аэрогель, как правило, лучше, когда приоритетом проектирования является максимальная теплоизоляция в тонком и легком слое, в то время как слюда прочнее, когда приоритетами являются электрическая изоляция, структурная стабильность и устойчивость к высоким температурам. Во многих аккумуляторных блоках электромобилей лучшим решением является не универсальный выбор одного материала, а использование каждого из них там, где его свойства решают конкретный тепловой и электрический риск.

В чем основная разница между аэрогелем и слюдой?

Использование аэрогеля и слюды в качестве взаимозаменяемых изоляционных материалов может привести к ненужной толщине, весу, стоимости или недостаточной защите критически важных мест внутри аккумуляторного блока.

Выбирайте аэрогель в первую очередь для теплоизоляции, а слюду – в первую очередь для создания надежного термоэлектрического барьера. Высокопористая структура аэрогеля чрезвычайно эффективно подавляет теплопередачу, в то время как слюда обеспечивает отличные диэлектрические свойства и сохраняет стабильность размеров при суровых температурах.

Это различие становится особенно важным во время термического разгона. UL Solutions отмечает, что термические явления в аккумуляторе электромобиля могут включать чрезвычайно высокие температуры, пламя, давление и выбрасываемые частицы, а это означает, что при выборе материала необходимо учитывать более чем одно значение теплопроводности.^[1]

Является ли аэрогель лучшим средством защиты от термического неконтроля между клетками?

Без достаточной изоляции между плотно расположенными ячейками тепло, выделяемое одной неисправной ячейкой, может быстро передаваться на соседние ячейки и способствовать распространению через модуль.

Барьеры на основе аэрогеля особенно привлекательны там, где инженерам требуется высокая термическая устойчивость при минимальной толщине и весе. Их пористая структура ограничивает твердую и газообразную теплопроводность, позволяя относительно тонким барьерам замедлять теплообмен между соседними поверхностями.

Это делает аэрогель особенно актуальным для межклеточных барьеров в модулях с высокой плотностью энергии , где важен каждый миллиметр упаковочного пространства.

Когда слюда лучше аэрогеля?

Одной только теплоизоляции может быть недостаточно для шин, высоковольтных соединений, крышек модулей и других мест, где электрическая изоляция и механическая стабильность одинаково важны.

Слюда часто является более предпочтительным выбором, когда компонент должен обеспечивать как высокотемпературный барьер, так и надежную диэлектрическую изоляцию. Его можно перерабатывать в листы и вырезанные по индивидуальному заказу детали для модулей, шин, корпусов и высоковольтных изоляционных конструкций.

Это делает слюду особенно полезной рядом с высоковольтными шинами, разъемами, электрическими интерфейсами, границами модулей и защитными зонами на уровне упаковки.

Аэрогель против слюды: какой материал работает лучше?

Выбор материалов по одной спецификации, такой как максимальная температура, может скрыть важные различия в теплопроводности, поведении при сжатии, диэлектрических характеристиках, толщине и механической прочности.

Сравните материалы в соответствии с их фактическим назначением внутри аккумуляторного блока, а не ищите одного универсального победителя. К сепаратору ячеек предъявляются совсем другие требования, чем к перегородке высоковольтных шин или изоляционному компоненту корпуса.

Можно ли использовать аэрогель и слюду вместе?

Принуждение одного изоляционного материала выполнять все тепловые, электрические и механические функции может привести к созданию неэффективного аккумуляторного блока и увеличению стоимости материала без повышения безопасности.

Гибридная изоляционная архитектура может использовать аэрогель рядом с элементами и слюду вокруг областей, требующих электрического или механического воздействия. Это позволяет инженерам использовать аэрогель там, где термическое сопротивление на единицу толщины имеет наибольшее значение, и слюду там, где критически важными становятся диэлектрические и структурные барьерные характеристики.

Например, в аккумуляторном модуле между ячейками может использоваться композит из аэрогеля, а используются вырезанные слюдяные компоненты. вокруг шин, высоковольтных соединений, крышек модулей или интерфейсов корпуса

Как инженерам следует выбирать между аэрогелем и слюдой?

Выбор теплового барьера до понимания химического состава ячейки, поведения распространения, доступного зазора, нагрузки сжатия, напряжения и окружающих компонентов может привести к дорогостоящей перепроектировке после тестирования модуля.

Сначала определите сценарий отказа, затем выберите материал и толщину с учетом требуемых тепловых, электрических и механических характеристик. Детали прототипа в конечном итоге должны быть проверены на соответствующих уровнях ячеек, модулей и пакетов.

UL Solutions проводит испытания аккумуляторов электромобилей на распространение тепла от элемента до уровня упаковки и оценивает эффективность барьеров, препятствующих распространению распространения, и изоляционных материалов.^[2] SAE J2464 также касается испытаний аккумуляторов электромобилей и гибридных автомобилей на злоупотреблениях в условиях, выходящих за рамки их нормального рабочего диапазона.^[3]

Нужны специальные детали из аэрогеля или слюды для проекта батареи электромобиля?

Fuqiang может поддерживать индивидуальные компоненты изоляции батареи в соответствии с вашим элементом, модулем, блоком, шиной, разъемом и схемой высоковольтной проводки. Отправьте нам свой чертеж, необходимую толщину, рабочую температуру, напряжение и место установки для выбора материала или оценки образца.

Часто задаваемые вопросы

Лучше ли аэрогель для аккумуляторов электромобилей, чем слюда?

Не повсеместно. Аэрогель, как правило, более прочный для высокоэффективной теплоизоляции, тогда как слюда особенно ценна, когда также требуются электроизоляция и структурный тепловой барьер.

Где в аккумуляторной батарее электромобиля используется аэрогель?

Композиты с аэрогелем обычно используются в местах с плотным тепловым барьером, например, между аккумуляторными элементами или вокруг модулей , где ограничение теплопередачи имеет решающее значение.

Где в аккумуляторах электромобилей используется слюда?

Слюдяные компоненты можно использовать вокруг модулей, шин, высоковольтных соединений, крышек батарей и интерфейсов корпусов, требующих тепловой и электрической изоляции.

Может ли слюда остановить перегрев батареи?

Слюда не останавливает электрохимический тепловой выход, происходящий внутри вышедшего из строя элемента. Он может составлять часть барьерной системы, предназначенной для задержки распространения тепла и пламени к окружающим компонентам.

Может ли аэрогель полностью предотвратить распространение теплового неконтроля?

Ни один материал не должен полностью предотвращать распространение вируса без проверки на уровне системы. Эффективность барьера зависит от конструкции материала, толщины, химического состава ячеек, расстояния между ними, сжатия, теплового потока, вентиляции и архитектуры упаковки.

15-летняя перспектива автомобильных жгутов проводов

После 15 лет работы с автомобильными жгутами проводов и электрическими системами электромобилей я рассматриваю изоляцию аккумуляторов как часть целостной высоковольтной архитектуры, а не как изолированное материальное решение. Аэрогель может контролировать теплообмен вокруг элементов, а слюда может обеспечивать надежную термическую и электрическую изоляцию вокруг шин, высоковольтных разъемов и интерфейсов проводки.

Поэтому лучший материал — это не просто аэрогель или слюда. Именно материал, толщина, геометрия и расположение правильно соответствуют реальному режиму отказа батареи.

Авторитетные ссылки

[1] Решения UL — Оценка температурного разгона батарейного шкафа (BETR)

[2] Решения UL — злоупотребление батареями электромобилей, огневые, температурные испытания и испытания производительности

[3] SAE International — J2464 Испытание на злоупотребление аккумулятором электромобиля