Aerogel proti sljudi: kaj je boljše za toplotno zaščito EV baterije?

Izbira napačne toplotne pregrade lahko omogoči, da toplota iz ene okvarjene litij-ionske celice hitreje doseže sosednje celice, s čimer se poveča tveganje širjenja toplote med celicami.

Aerogel je na splošno boljši, če je prednostna naloga zasnove maksimalna toplotna izolacija v tankem, lahkem sloju, medtem ko je sljuda močnejša, ko so prednostne naloge električna izolacija, strukturna stabilnost in učinkovitost pregrade pri visokih temperaturah. Pri številnih akumulatorskih sklopih za električna vozila najboljša rešitev ni univerzalna izbira enega materiala, temveč uporaba vsakega, kjer njegove lastnosti rešujejo specifično toplotno in električno tveganje.

Kakšna je glavna razlika med aerogelom in sljudo?

Obravnavanje aerogela in sljude kot zamenljivih izolacijskih materialov lahko povzroči nepotrebno debelino, težo, stroške ali neustrezno zaščito na kritičnih mestih v baterijskem paketu.

Izberite aerogel predvsem za toplotno izolacijo, sljudo pa predvsem za uporabo robustne toplotno-električne pregrade. Visoko porozna struktura Aerogela izjemno učinkovito zavira prenos toplote, medtem ko sljuda zagotavlja odlične dielektrične lastnosti in ostaja dimenzijsko stabilna pri visokih temperaturah.

Razlika postane še posebej pomembna med toplotnim begom. UL Solutions ugotavlja, da lahko toplotni dogodki akumulatorja EV vključujejo izjemno visoke temperature, plamene, tlak in izvržene delce, kar pomeni, da je treba pri izbiri materiala upoštevati več kot eno samo vrednost toplotne prevodnosti.^[1]

Ali je aerogel boljši za toplotno zaščito med celicami?

Brez zadostne izolacije med tesno zloženimi celicami se lahko toplota, ki jo sprosti ena okvarjena celica, hitro prenese v sosednje celice in prispeva k širjenju skozi modul.

Pregrade na osnovi aerogela so še posebej privlačne tam, kjer inženirji potrebujejo močno toplotno odpornost z minimalno debelino in težo. Njihova porozna struktura omejuje trdno in plinasto prevajanje toplote, kar omogoča relativno tanke ovire za upočasnitev prenosa toplote med sosednjimi površinami.

Zaradi tega je aerogel še posebej pomemben za pregrade med celicami v modulih z visoko energijsko gostoto , kjer je pomemben vsak milimeter prostora za pakiranje.

Kdaj je Mica boljša od Aerogela?

Samo toplotna izolacija okoli zbiralk, visokonapetostnih povezav, pokrovov modulov in drugih lokacij, kjer sta električna izolacija in mehanska stabilnost enako pomembni, morda ne bo zadostovala.

Sljuda je pogosto močnejša izbira, kadar mora komponenta zagotavljati visokotemperaturno pregrado in zanesljivo dielektrično izolacijo. Lahko se predela v plošče in izsekane dele po meri za module, zbiralke, ohišja in visokonapetostne izolacijske strukture.

Zaradi tega je sljuda še posebej uporabna v bližini visokonapetostnih vodil, konektorjev, električnih vmesnikov, meja modulov in zaščitnih območij na ravni paketa.

Aerogel proti sljudi: Kateri material je boljši?

Izbira materialov iz ene same specifikacije, kot je najvišja temperatura, lahko skrije pomembne razlike v toplotni prevodnosti, obnašanju pri stiskanju, dielektrični zmogljivosti, debelini in mehanski vzdržljivosti.

Primerjajte materiale glede na njihovo dejansko funkcijo v baterijskem paketu, namesto da bi iskali enega univerzalnega zmagovalca. Celični separator ima zelo drugačne zahteve od visokonapetostne pregrade zbiralke ali izolacijske komponente ohišja.

Ali se lahko aerogel in sljuda uporabljata skupaj?

Če en izolacijski material izvaja vse toplotne, električne in mehanske funkcije, lahko ustvarite neučinkovit akumulator in povečate stroške materiala, ne da bi izboljšali varnost.

Hibridna izolacijska arhitektura lahko uporablja aerogel v bližini celic in sljudo okoli električno ali mehansko zahtevnih območij. To inženirjem omogoča uporabo aerogela tam, kjer je toplotna odpornost na enoto debeline najpomembnejša, sljudo pa tam, kjer sta učinkovitost dielektrične in strukturne pregrade kritična.

Na primer, baterijski modul lahko uporablja kompozit aerogela med celicami , medtem ko uporablja izrezane komponente iz sljude okoli vodil, visokonapetostnih povezav, pokrovov modulov ali vmesnikov ohišij.

Kako naj inženirji izbirajo med aerogelom in sljudo?

Izbira toplotne pregrade pred razumevanjem celične kemije, vedenja širjenja, razpoložljive vrzeli, kompresijske obremenitve, napetosti in okoliških komponent lahko privede do dragega preoblikovanja po testiranju modula.

Najprej določite scenarij okvare, nato pa izberite material in debelino glede na zahtevano toplotno, električno in mehansko zmogljivost. Prototipne dele je treba na koncu potrditi na ustrezni ravni celice, modula in paketa.

UL Solutions izvaja testiranje toplotnega širjenja baterije EV od ravni celice do paketa in ocenjuje učinkovitost pregrad za preprečevanje širjenja in izolacijskih materialov.^[2] SAE J2464 obravnava tudi testiranje zlorabe akumulatorjev električnih in hibridnih vozil v pogojih, ki presegajo njihovo običajno območje delovanja.^[3]

Potrebujete dele aerogela ali sljude po meri za projekt baterije za električna vozila?

Fuqiang lahko podpira izolacijske komponente baterije po meri glede na vašo celico, modul, paket, zbiralko, priključek in postavitev visokonapetostnega ožičenja. Pošljite nam svojo risbo, zahtevano debelino, delovno temperaturo, napetost in mesto namestitve za izbiro materiala ali oceno vzorca.

pogosta vprašanja

Je aerogel boljši od sljude za EV baterije?

Ne univerzalno. Aerogel je na splošno močnejši za visoko učinkovito toplotno izolacijo, medtem ko je sljuda še posebej dragocena, ko sta potrebna tudi električna izolacija in strukturna toplotna pregrada.

Kje se aerogel uporablja v baterijskem paketu EV?

Aerogelni kompoziti se običajno obravnavajo za mesta s tesno toplotno pregrado, na primer med baterijskimi celicami ali okoli modulov , kjer je omejitev prenosa toplote kritična.

Kje se uporablja sljuda v baterijah EV?

Komponente Mica se lahko uporabljajo okoli modulov, vodil, visokonapetostnih povezav, pokrovov baterij in vmesnikov ohišij, ki zahtevajo toplotno in električno izolacijo.

Ali lahko sljuda ustavi toplotni beg baterije?

Sljuda ne ustavi elektrokemičnega toplotnega uhajanja, ki se pojavi v okvarjeni celici. Lahko je del pregradnega sistema, zasnovanega za zadrževanje širjenja toplote in plamena na okoliške komponente.

Ali lahko aerogel popolnoma prepreči širjenje toplotnega bega?

Predvideva se, da noben material popolnoma preprečuje razmnoževanje brez validacije na ravni sistema. Učinkovitost pregrade je odvisna od konstrukcije materiala, debeline, kemije celic, razmika, kompresije, toplotnega toka, prezračevanja in arhitekture pakiranja.

15-letna perspektiva avtomobilskih žičnih snopov

Po 15 letih dela z avtomobilskimi kabelskimi snopi in električnimi sistemi EV vidim izolacijo akumulatorja kot del celotne visokonapetostne arhitekture – ne kot osamljeno materialno odločitev. Aerogel lahko nadzoruje prenos toplote okoli celic, medtem ko lahko sljuda zagotovi robustno toplotno in električno ločitev okoli vodil, HV konektorjev in vmesnikov za ožičenje.

Najboljši material torej ni le aerogel ali sljuda. Material, debelina, geometrija in lokacija se pravilno ujemajo z dejanskim načinom okvare baterije.

Verodostojne reference

[1] Rešitve UL – Ocena toplotnega uhajanja baterijskega ohišja (BETR).

[2] Rešitve UL – zloraba baterije EV, požarno, termično testiranje in testiranje delovanja

[3] SAE International — J2464 Preskušanje zlorabe akumulatorja električnih vozil