Где следует размещать тепловые барьеры внутри аккумуляторной батареи электромобиля?

Использование отличной изоляции в неправильном месте все равно может позволить теплу, пламени или выхлопным газам обойти барьер и распространиться через аккумулятор.

Изоляция батареи должна быть размещена в соответствии с предполагаемым путем распространения. Барьеры между ячейками нацелены на ближайшую соседнюю ячейку, барьеры между модулями создают второй уровень разделения, а материалы уровня упаковки защищают крышки, корпуса и чувствительные электрические зоны.

Поэтому надежная стратегия предотвращения распространения тепла учитывает расположение материала так же тщательно, как и его характеристики. Цель состоит не в том, чтобы заполнить батарею изоляцией, а в том, чтобы прервать наиболее важные тепловые и электрические пути.

Где следует устанавливать межклеточные барьеры?

Если соседние ячейки имеют прямой тепловой путь, одна вышедшая из строя ячейка может быстро передать энергию соседу.

Разместите межклеточные барьеры на границах раздела, где соседние клетки могут обмениваться наиболее разрушительным теплом. Для призматических и пакетных архитектур барьеру также может потребоваться компенсировать разбухание и сжатие ячеек на протяжении всего срока службы батареи.

Aspen Aerogels описывает свою продукцию PyroThin конкретно как межэлементный тепловой барьер для пакетных и призматических батарей, сочетающий тепловую защиту с механическим поведением при сжатии батареи.^[1]

Где должны быть барьеры между модулями?

Прекращение прямой проводимости между ячейками не гарантирует, что тепловое событие не сможет достичь другого модуля через детали конструкции, вентиляционные газы или пламя.

Используйте разделение на уровне модулей, чтобы прервать следующий путь распространения. Геометрия барьера должна учитывать стены модулей, зазоры, структурные границы и вероятное направление вентиляционных отверстий, а не просто размещать лист между двумя корпусами модулей.

Saint-Gobain идентифицирует термозащитные прокладки как для амортизации ячеек, так и для расположения между модулями, иллюстрируя, как стратегия барьера может выходить за рамки отдельных ячеек.^[2]

Нужна ли крышка аккумуляторного блока теплоизоляции?

Стратегия барьера, ориентированная только между ячейками, может оставить крышку упаковки открытой для струйного пламени, горячих газов и выброшенных частиц.

Расценивайте крышку упаковки и корпус как отдельные зоны защиты от термического разгона. Компания UL Solutions отмечает, что термический разгон батареи может привести к образованию струйного пламени, давления и частиц, способных разрушить материал защитного корпуса.^[3]

Вот почему межэлементную изоляцию и защиту корпуса не следует рассматривать как взаимозаменяемые понятия. Термическое и механическое воздействие могут быть самыми разными.

Как инженеры должны решать вопрос о размещении барьеров?

Добавление изоляции повсюду может увеличить вес, стоимость и сжатие без контроля над доминирующим механизмом распространения.

Прежде чем определять детали для высечки, составьте карту термического явления. Определите инициирующую ячейку, соседние ячейки, направление вентиляции, границы модуля, шины, охлаждающие конструкции, крышку упаковки и потенциальные пути распространения пламени или газа.

Толщина барьера и материал могут быть оптимизированы для каждого места, вместо того, чтобы заставлять один изоляционный лист выполнять каждую функцию.

Нужна помощь в превращении макета батареи в вырезанные изоляционные детали?

Отправьте компании Fuqiang расположение ячеек, чертеж модуля, доступные зазоры, направление вентиляционных отверстий и требования к изоляции. Наша команда инженеров может проверить расположение барьеров на уровне ячейки, модуля и упаковки и подготовить образцы для проверки.

Часто задаваемые вопросы

Где должна проходить изоляция между элементами аккумулятора?

Его следует располагать на границе раздела ячеек, где он может уменьшить передачу тепла к соседним ячейкам, обеспечивая при этом необходимое сжатие и движение ячеек.

Что такое межклеточный тепловой барьер?

Это материал, помещаемый между соседними ячейками, чтобы уменьшить теплопередачу и предотвратить возникновение теплового события в одной ячейке, вызывающего срабатывание следующей.

Что такое межмодульный барьер?

Это тепловая или противопожарная защита, расположенная между аккумуляторными модулями, чтобы ограничить распространение излучения за пределы пораженного модуля.

Должна ли изоляция аккумулятора электромобиля покрывать всю упаковку?

Не обязательно. Расположение барьера должно учитывать термические, огневые, электрические и вентиляционные риски. Добавление материала там, где он обеспечивает слабую защиту, может неоправданно увеличить массу и стоимость.

Достаточно ли межклеточной изоляции, чтобы остановить распространение тепла?

Не всегда. При проектировании упаковки также необходимо учитывать выходящие газы, пламя, структурную проводимость, границы модулей и защиту корпуса.

15-летний взгляд на автомобильные жгуты проводов и аккумуляторы для электромобилей

После 15 лет работы с автомобильными электрическими системами я подхожу к изоляции аккумуляторов так же, как к защите проводов: размещаю защиту там, где действительно распространяется энергия отказа. Правильное размещение может быть столь же важным, как теплопроводность или температурные характеристики, указанные в паспорте материала.

Авторитетные ссылки

[1] Аспенские аэрогели — межклеточные тепловые барьеры для аккумуляторов электромобилей

[2] Saint-Gobain — термозащитные прокладки для ячеек и модулей серии TRP

[3] Решения UL — Оценка температурного разгона батарейного шкафа