Kde by mali byť umiestnené tepelné bariéry vo vnútri batérie EV?

Použitie vynikajúcej izolácie na nesprávnom mieste môže stále umožniť, aby teplo, plameň alebo odvádzané plyny obchádzali bariéru a šírili sa cez batériu.

Izolácia batérie by mala byť umiestnená podľa predpokladanej dráhy šírenia. Bariéry medzi bunkami sa zameriavajú na najbližšiu susednú bunku, bariéry medzi modulmi vytvárajú druhú úroveň oddelenia, zatiaľ čo materiály na úrovni balenia chránia kryty, kryty a citlivé elektrické zóny.

Robustná stratégia prevencie šírenia tepla preto využíva umiestnenie materiálu rovnako starostlivo ako vlastnosti materiálu. Cieľom nie je naplniť batériu izoláciou, ale prerušiť najdôležitejšie tepelné a elektrické cesty.

Kde by sa mali inštalovať bariéry medzi bunkami?

Ak majú susedné bunky priamu tepelnú cestu, jeden zlyhaný článok môže rýchlo preniesť energiu do svojho suseda.

Umiestnite bariéry medzi bunkami na rozhraniach, kde si susedné bunky môžu vymieňať najviac škodlivé teplo. V prípade prizmatických a vrecových architektúr môže byť potrebné, aby bariéra vyhovovala opuchu a kompresii buniek počas životnosti batérie.

Spoločnosť Aspen Aerogels popisuje svoje produkty PyroThin špecificky ako tepelné bariéry medzi bunkami pre vreckové a prizmatické batérie, ktoré kombinujú tepelnú ochranu s mechanickým správaním pri stlačení batérie.^[1]

Kam by mali smerovať bariéry medzi modulmi?

Zastavenie priameho vedenia medzi bunkami nezaručuje, že tepelná udalosť nemôže zasiahnuť iný modul cez konštrukčné časti, odvádzajúce plyny alebo plamene.

Použite oddelenie na úrovni modulu na prerušenie ďalšej cesty šírenia. Geometria bariéry by mala brať do úvahy steny modulov, medzery, konštrukčné rozhrania a pravdepodobný smer vetrania, a nie jednoduché umiestnenie listu medzi dva kryty modulov.

Saint-Gobain identifikuje tepelne unikajúce podložky pre odpruženie buniek a umiestnenie medzi modulmi, čo ilustruje, ako môže bariérová stratégia presahovať jednotlivé bunky.^[2]

Potrebuje veko batérie tepelnú izoláciu?

Bariérová stratégia zameraná iba medzi články môže nechať kryt balenia vystavený prúdovým plameňom, horúcim plynom a vymršteným časticiam.

Vyhodnoťte veko balenia a kryt ako samostatné zóny ochrany pred tepelným únikom. UL Solutions poznamenáva, že tepelný únik batérie môže produkovať plameň podobný prúdeniu, tlak a častice schopné erodovať materiál ochranného krytu.^[3]

To je dôvod, prečo by sa izolácia medzi bunkami a ochrana krytu nemali považovať za vzájomne zameniteľné. Tepelná a mechanická expozícia môže byť veľmi odlišná.

Ako by mali inžinieri rozhodnúť o umiestnení bariéry?

Pridanie izolácie všade môže zvýšiť hmotnosť, náklady a kompresiu bez kontroly dominantného mechanizmu šírenia.

Pred definovaním vyseknutých častí zmapujte tepelnú udalosť. Identifikujte iniciačný článok, susedné články, smer vetrania, hranice modulu, prípojnice, chladiace konštrukcie, kryt obalu a potenciálne cesty plameňa alebo plynu.

Hrúbku a materiál bariéry potom možno optimalizovať pre každé miesto a nie nútiť jednu izolačnú dosku, aby vykonávala každú funkciu.

Potrebujete pomoc pri premene rozloženia batérie na vysekávané izolačné diely?

Pošlite Fuqiangu svoje usporiadanie buniek, výkres modulu, dostupné medzery, smer vetrania a požiadavky na izoláciu. Náš inžiniersky tím môže skontrolovať umiestnenie bariér medzi bunkami, modulmi a obalmi a pripraviť vzorky na validáciu.

FAQ

Kam by mala ísť izolácia medzi článkami batérie?

Mala by byť umiestnená na rozhraniach buniek, kde môže znížiť prenos tepla do susedných buniek a zároveň sa prispôsobiť požadovanej kompresii a pohybu buniek.

Čo je tepelná bariéra medzi bunkami?

Je to materiál umiestnený medzi susednými článkami, aby sa znížil prenos tepla a pomohol zabrániť tomu, aby tepelná udalosť v jednej bunke spustila ďalšiu.

Čo je to bariéra medzi modulmi?

Je to tepelná alebo protipožiarna ochrana umiestnená medzi batériovými modulmi, aby pomohla obmedziť šírenie mimo postihnutého modulu.

Mala by izolácia batérie EV pokrývať celé balenie?

Nie nevyhnutne. Umiestnenie bariéry by malo byť spojené s tepelnými, plameňovými, elektrickými a vetracími rizikami. Pridávanie materiálu tam, kde poskytuje malú ochranu, môže zbytočne zvýšiť hmotnosť a náklady.

Je izolácia medzi bunkami dostatočná na zastavenie šírenia tepla?

Nie vždy. Konštrukcia balenia musí brať do úvahy aj vetracie plyny, plamene, konštrukčné vedenie, ohraničenie modulu a ochranu krytu.

15-ročná perspektíva automobilového káblového zväzku a batérie EV

Po 15 rokoch práce s elektrickými systémami v automobiloch pristupujem k izolácii batérie podobne ako k ochrane káblových zväzkov: umiestnite ochranu tam, kde skutočne putuje energia pri poruche. Správne umiestnenie môže byť rovnako dôležité ako tepelná vodivosť alebo teplotná schopnosť vytlačená na materiálovom liste.

Autoritatívne referencie

[1] Aspen Aerogels – tepelné bariéry medzi bunkami pre batérie EV

[2] Saint-Gobain — Tepelné podložky na články a moduly série TRP

[3] Riešenia UL — Vyhodnotenie tepelného úniku krytu batérie