Kaj so aerogelne izolacijske blazinice za EV baterije? Vodnik za toplotno pregrado

Če so baterijske celice električnih vozil tesno zapakirane brez prave toplotne pregrade, lahko ena celica, ki se pregreje, prenese toploto na sosednje celice, sproži širjenje toplote, poškoduje baterijski paket in ustvari resno tveganje za požarno varnost.

Najučinkovitejša rešitev je namestitev izolacijskih blazinic iz zračnega gela akumulatorja EV med celice, module, cone zbiralk ali vroče točke na ravni pakiranja, da upočasnijo prenos toplote, absorbirajo kompresijsko obremenitev in pomagajo nadzorovati širjenje toplotnega odmika.

Izolacijske blazinice iz zračnega gela za baterijo EV so ultra lahki materiali za toplotno pregrado, ki se uporabljajo v paketih litij-ionskih baterij. Še posebej so dragoceni v paketih EV z visoko gostoto, kjer vsak milimeter vpliva na energijsko gostoto, varnost in zanesljivost sestavljanja.

Vir slike: Aspen Aerogels PyroThin inženirski vir toplotne pregrade.^[1]

Kaj je izolacijska blazinica za EV baterijo z aerogelom?

Če se izraz 'aerogelna blazinica' obravnava kot navadna izolacija iz pene ali gobe, lahko baterijski paket izgubi kritično zaščito pred prenosom toplote, spremembo stiskanja in širjenjem toplotnega odmika.

Pravilen odgovor je, da je izolacijska blazinica iz aerogela za baterijo EV tanka, lahka toplotna pregrada, narejena iz materiala na osnovi aerogela in zasnovana za zaščito litij-ionske celice, modula ali paketa.

Aspen Aerogels opisuje PyroThin kot ultratanko, lahko izolacijo in požarno pregrado, ki je zasnovana za ublažitev toplotnega uhajanja na ravni celice do celice, modula in paketne pregrade.^[1] Pri praktični zasnovi baterije so te blazinice tam, kjer je treba toploto zadrževati, blokirati ali preusmerjati.

Zakaj se blazinice z aerogelom uporabljajo v baterijah za električna vozila?

Če se visokoenergijski baterijski paket zanaša samo na hlajenje s tekočino in spremljanje BMS, lahko zazna napako, vendar še vedno ne uspe fizično upočasniti prenosa toplote, ko celica vstopi v toplotni pobeg.

Boljša rešitev je kombinacija aktivnega toplotnega upravljanja s pasivnimi izolacijskimi blazinicami iz aerogela, tako da ima paket nadzor nadzora in odpornost proti fizičnemu širjenju.

Toplotni beg ni samo temperaturni problem; to je problem verižne reakcije. Dobra aerogelna blazinica daje baterijskemu paketu več časa z zmanjšanjem toplotne prevodnosti od začetne celice do bližnjih celic.

Napačno: domneva, da lahko samo hladilna plošča ustavi vsak termični dogodek. Pravilno: uporaba hlajenja, prezračevanja, senzorjev, logike BMS in zračnih pregrad skupaj.

Kako izolacijske blazinice iz aerogela ustavijo prenos toplote?

Če se toplota prehitro premika skozi baterijski sklop, lahko sosednje celice dosežejo nevarne temperature, preden lahko BMS, hladilna plošča ali odzračevalna pot nadzorujejo dogodek.

Neposredna rešitev je uporaba nanoporozne strukture aerogela za omejitev gibanja plinov in zmanjšanje prevodnega prenosa toplote skozi izolacijsko plast.

NASA pojasnjuje, da so aerogeli izjemno porozni, imajo zelo nizko gostoto in zelo učinkoviti pri preprečevanju prenosa toplote, ker so njihove pore v nanometrskem območju.^[2] Zaradi tega je aerogel dragocen tam, kjer mora tanka izolacija delovati bolje kot navadna polimerna pena.

Vir slike: NASA raziskava izolacijskega materiala z aerogelom.^[2]

Kaj pomeni 'serija' v serijah baterij EV-Aerogel izolacijske blazinice?

Če je 'serija' napačno razumljena kot posebna električna komponenta, je morda izbrana napačna blazinica za napačno mesto znotraj paketa baterij.

Pravilna razlaga je, da se 'izolacijske blazinice serije akumulatorjev EV' običajno nanašajo na blazinice iz aerogela, ki se uporabljajo v zaporedno povezani baterijski celici ali razporeditvi modulov, ne na blazinico, ki prevaja serijski tok.

Paketi EV vsebujejo zaporedno in vzporedno povezane celice za doseganje ciljne napetosti in zmogljivosti. Aerogelne blazinice so običajno toplotni in mehanski deli, ki ne prenašajo toka, nameščeni v bližini poti serije celic, sklada modulov ali pregradne strukture paketa.

Kako se blazinice iz aerogela razlikujejo od sljude, pene ali keramičnih vlaken?

Če je baterijska blazinica za EV izbrana samo glede na ceno ali debelino, lahko paket izgubi ravnovesje med toplotnim blokiranjem, obnovitvijo kompresije, dielektrično trdnostjo, težo in toleranco sestavljanja.

Najboljša rešitev je primerjava aerogela, sljude, pene in keramičnih vlaken glede na dejanski način okvare: toplotni beg, nabrekanje celic, vibracije, električna izolacija, izpostavljenost plamenu ali ciljni stroški.

Aerogel se običajno izbere, ko paket potrebuje močno izolacijo v tanki in lahki obliki. Sljuda je močna za dielektrične in ognjevarne lastnosti, pena je uporabna za stiskanje in tolerančno absorpcijo, keramična vlakna pa se uporabljajo tam, kjer je pomembna izredna toplotna odpornost.

Kje so blazinice z aerogelom nameščene v baterijskem modulu EV?

Če so aerogelne blazinice nameščene naključno brez upoštevanja toplotnega toka, smeri zračnikov, kompresijske obremenitve in napeljave snopa, lahko paket še vedno trpi zaradi širjenja toplote ali mehanskih motenj.

Pravilna rešitev je namestitev aerogelnih blazinic glede na pot toplotnega širjenja, celično kemijo, tlak sklada modulov, lokacijo hladilne plošče in razdaljo visokonapetostnega snopa.

Za vrečke in prizmatične celice so blazinice običajno nameščene med velikimi stranicami celic. Za cilindrične celice se lahko aerogel uporablja kot plošče, ovoji, modulne pregrade ali izolacijske plasti na ravni pakiranja, odvisno od arhitekture.

Za projekte OEM ali baterijskih paketov pošljite format celice, kemijo, tlak sklada, risbo modula, prezračevalno pot in zahteve za termični preskus pred končno izbiro blazinice. Majhen vzorčni rez lahko razkrije tveganje prileganja, stiskanja in sestavljanja pred uporabo orodja.

Kako blazinice z aerogelom delujejo z avtomobilskimi sistemi žičnih snopov?

Če je visokonapetostni kabelski snop, senzorski snop ali izolacija zbiralke speljan preblizu poti toplotnega širjenja, se lahko izolacija poslabša, sponke lahko zrahljajo in diagnostični signali lahko odpovejo med dogodkom napake.

Boljša rešitev je načrtovanje izolacijskih blazinic iz aerogela skupaj z visokonapetostnim ožičenjem, linijami za zaznavanje napetosti, temperaturnimi senzorji, pokrovi zbiralk in strategijo tesnjenja paketa.

Varnost baterije ni le kemija celic. To je zasnova celotnega sistema, ki vključuje celične ovire, napeljavo visokonapetostnega snopa, prezračevalne kanale, namestitev senzorjev, ozemljitev, zaščito in zaščito konektorjev.

Katere podatke o uspešnosti naj kupci preverijo?

Če dobavitelj zagotovi samo debelino in ceno, kupec ne more oceniti, ali bo blazinica preživela stiskanje, izpostavljenost toploti, plamen, vlago, vibracije ali obremenitev pri sestavljanju embalaže.

Pravilna rešitev je, da zahtevate tehnični list, podatke o toplotni prevodnosti, kompresijsko krivuljo, rezultate dielektričnega preskusa, podatke o odpornosti na gorenje, temperaturno območje delovanja in podatke o staranju.

Aspen Aerogels ugotavlja, da je njegovo platformo aerogela mogoče optimizirati za toplotno prevodnost, debelino in odziv na stiskanje.^[1] To so točno tisti parametri, ki bi jih morali pregledati inženirji baterij, preden izberejo blazinico.

Kateri standardi so povezani z aerogelnimi blazinicami za akumulatorje EV?

Če so blazinice iz zračnega gela izbrane, ne da bi bile povezane s preverjanjem varnosti baterije, je material morda videti odličen v izolaciji, vendar ne podpira certificiranja na ravni paketa ali testiranja zlorabe.

Pravilna rešitev je povezovanje izbire blazinic z varnostnimi preskusi akumulatorja EV, kot so toplotne, mehanske, električne zahteve, okoljske zahteve in preskusi zlorabe.

SwRI pojasnjuje, da testiranje UL 2580 ocenjuje varnost baterije EV v električnih, mehanskih, toplotnih, okoljskih in varnostnih preskusih.^[3] SAE J2464 opisuje preskuse zlorabe, ki se lahko uporabljajo za sisteme za shranjevanje energije za ponovno polnjenje električnih in hibridnih električnih vozil.^[4]

Napačno: vprašanje, ali samo blazinica z aerogelom 'prestane UL 2580' Pravilno: testiranje celotnega sklopa baterije, ker geometrija paketa, kemija celic, prezračevanje, ožičenje in postavitev pregrade vplivajo na končni rezultat.

Kako izbrati blazinico z aerogelom za projekt EV baterije?

Če je blazinica izbrana po tem, ko je postavitev paketa že zamrznjena, bo inženir morda prisiljen v slabo debelino, slabo stiskanje, blokirano prezračevanje ali nevaren odmik jermena.

Najboljša rešitev je vključitev dobavitelja aerogelne blazinice in dobavitelja žičnih snopov zgodaj med postavitvijo modula, visokonapetostnim usmerjanjem in simulacijo toplotnega širjenja.

Dober izbirni postopek se začne s formatom celice, kemijo, energijsko gostoto, ciljno debelino paketa, kompresijsko silo, položajem hladilne plošče, smerjo odzračevanja in ciljem varnostnega preskusa. Blazinico je treba validirati v pravem skladu modulov, ne samo na ploščatem laboratorijskem vzorcu.

Za hitro oceno pošljite svojo velikost celice, risbo modula, ciljno debelino, obseg stiskanja, najvišjo temperaturo in letno prostornino. Majhen izsekan vzorec aerogela lahko pomaga potrditi namestitev pred množično proizvodnjo orodij.

pogosta vprašanja

Kaj so izolacijske blazinice iz aerogela akumulatorja EV?

To so tanke toplotne zaščitne blazinice na osnovi aerogela, ki se uporabljajo v baterijah električnih vozil za zmanjšanje prenosa toplote, počasno širjenje toplote in podpirajo varnostno zasnovo baterije.

Zakaj se aerogel uporablja v baterijah za električna vozila?

Aerogel se uporablja, ker zagotavlja močno toplotno izolacijo v lahki in tanki obliki. To inženirjem baterij pomaga zaščititi celice, ne da bi pri tem porabili preveč prostora.

Ali aerogelne blazinice ustavijo toplotno beg?

Aerogelne blazinice ne preprečijo, da bi vsaka celica odpovedala. Njihov namen je upočasniti ali pomagati ustaviti širjenje toplote od ene okvarjene celice do bližnjih celic, odvisno od celotne zasnove paketa.

Kje so aerogelne blazinice v baterijskem paketu?

Namestijo se lahko med celice, med module, v bližini zbiralk, pod pokrovi paketov, poleg prezračevalnih poti ali v pregradnih conah na ravni paketa.

Ali so aerogelne blazinice električno izolacijske?

Veliko aerogelnih baterijskih blazinic je zasnovanih z električno izolacijo, vendar je natančna dielektrična trdnost odvisna od strukture izdelka in preskusne metode. Vedno preverite podatkovni list dobavitelja.

Ali so blazinice z aerogelom boljše od plošč iz sljude?

Rešujejo različne probleme. Aerogel je močan za tanko toplotno izolacijo, medtem ko je sljuda močna za dielektrično in protipožarno delovanje. Mnogi paketi EV lahko uporabljajo oba materiala v različnih plasteh.

Ali lahko aerogelne blazinice nadomestijo kompresijske blazinice?

Včasih lahko podpirajo tako toplotno kot kompresijsko funkcijo, vendar ne vedno. Validirati je treba nabrekanje celic, tlak sklada in dolgoročno stiskanje.

Opomba strokovnjaka

Izolacijske blazinice iz aerogela akumulatorja EV niso le mehke plošče, nameščene med celicami. So toplotne pregrade, ki so kritične za varnost in morajo delovati s kemijo celic, odzračevanjem, kompresijo, hlajenjem, zbiralkami, senzorji, konektorji in visokonapetostnimi napeljavami.

Po 15 letih dela z avtomobilskimi kabelskimi snopi, sklopi akumulatorskih kablov za električna vozila, visokonapetostnimi povezavami in napajalnimi sistemi vozil po meri je moje terensko pravilo preprosto: varnost baterije nikoli ne ustvari en sam material; nastane zaradi skupnega delovanja vsakega materiala, žice, konektorja in toplotne poti. Če vaš projekt akumulatorja za električna vozila potrebuje izolacijske blazinice iz aerogela, visokonapetostno zaščito kabelskega snopa, izolacijo zbiralke ali pregled toplotne pregrade na vzorčni stopnji, pred proizvodnjo pošljite postavitev celice, razred napetosti, pot usmerjanja in cilj validacije. Majhen vzorec in zgodnji inženirski pregled lahko pozneje preprečita veliko večjo napako na ravni paketa.

Reference

1. Aspen Aerogels, 'PyroThin Thermal Runaway Barrier for EVs.' Aspen Aerogeli PyroThin

2. NASA, 'Aerogeli: tanjši, lažji, močnejši.' NASA raziskava zračnih gelov

3. Southwest Research Institute, 'UL 2580 standardno testiranje baterije' Testiranje baterije SwRI UL 2580

4. SAE International, 'SAE J2464 Električna in hibridna električna vozila za ponovno polnjenje sistema za shranjevanje energije Varnost in testiranje zlorabe.' SAE J2464

5. Aspen Aerogels, 'Zmanjšanje toplotnega uhajanja za električna vozila.' Akumulatorske toplotne pregrade Aspen Aerogels

6. NASA Spinoff, 'Aerogeli izolirajo misije in potrošniške izdelke.' NASA Spinoff aplikacije aerogelov