Katera toplotna pregrada je najboljša za EV baterije: sljuda, aerogel ali keramični kompozit? 

Izbira toplotne pregrade za akumulator EV samo zaradi najvišje temperature lahko povzroči, da je paket občutljiv na širjenje od celice do celice, plamenske curke, erozijo delcev ali električno okvaro.

Pravi material je odvisen od tega, kje je pregrada nameščena in kaj mora storiti tako med običajnim delovanjem akumulatorja kot med toplotnim dogodkom. Aerogel je še posebej privlačen zaradi tanke toplotne odpornosti med celicami, sljuda zagotavlja robustno električno in visokotemperaturno izolacijo, medtem ko lahko keramični kompozitni materiali zagotovijo močno protipožarno in toplotno zaščito v aplikacijah na ravni modulov in paketov.

Zato v primerjavi ni univerzalnega zmagovalca aerogela s sljudo . Inženir baterij mora najprej določiti toplotno izpostavljenost, debelino, stiskanje, dielektrične zahteve in mesto namestitve, preden izbere material.

Kako se razlikujejo pregrade iz sljude, aerogela in keramičnih kompozitov?

Zamenjava enega materiala z drugim samo na podlagi toplotne prevodnosti lahko reši en problem, hkrati pa ustvari problem embalaže, stiskanja ali električne izolacije.

Primerjajte materiale po funkciji in ne po imenu materiala. Aerogel lahko zagotovi visoko toplotno odpornost v tankem prostoru med celicami; sljuda je zelo primerna za električno izolacijo in požarno odporne pregrade; kompoziti na osnovi keramike postanejo privlačni tam, kjer sta pomembni huda toplotna izpostavljenost in strukturna pregrada.

Kdaj je aerogel boljši od sljude med baterijskimi celicami?

Uporaba pregrade, ki prevaja preveč toplote čez ozko celično režo, lahko okvarjeni celici omogoči, da segreje sosednjo dovolj hitro, da prispeva k širjenju.

Aerogel postane še posebej zanimiv tam, kjer se mora visoka toplotna odpornost prilegati v tanek prostor med celicami. Komercialne pregrade iz zračnega gela za električna vozila je mogoče oblikovati tudi glede na kompresijsko obnašanje, tako da blazinica deluje tako med normalnim nabrekanjem celic kot tudi med nenormalnim toplotnim dogodkom.^[1]

Podjetje Aspen Aerogels je poročalo o primeru mini modula z dvema prizmatičnima celicama 62 Ah z 2,35 mm pregrado PyroThin pri približno 50-odstotni napetosti. Sosednja celica v tem specifičnem testu ni vstopila v toplotno beg, čeprav Aspen izrecno ugotavlja, da je nastavitev izolirala nekatere sekundarne poti širjenja, ki jih najdemo v celotnem paketu.^[2]

Tega rezultata ne bi smeli pretvoriti v univerzalno 'pravilo 2,35 mm aerogela'. Kemija celice, energija, razmik, stiskanje in mehanizmi širjenja se razlikujejo glede na zasnovo baterije.

Kdaj so sljuda in keramični kompoziti boljša izbira?

Povsod z uporabo mehkega materiala za stiskanje celic lahko ostanejo vodila, meje modulov ali pokrovi paketov brez električne ali strukturne ovire, ki jo potrebujejo.

Uporabite sljudo ali keramične kompozitne materiale, kjer zasnova potrebuje visokotemperaturno električno izolacijo, požarno odpornost ali bolj strukturno stabilno pregrado. Sljuda je lahko še posebej uporabna pri visokonapetostnih vodnikih, vodilih, modularnih strukturah in izolaciji na ravni paketa.

Silikonski kompoziti, ki jih je mogoče keramizirati, zagotavljajo drugo pot. Saint-Gobain, na primer, navaja silikonske izdelke, ki jih je mogoče ceramifikirati, za medcelične termične blazinice in zaščito za pakiranje, kar dokazuje, da lahko sistem za oblikovanje keramike združuje prožnost med sestavljanjem z zaščitno pregrado med močno izpostavljenostjo vročini.^[3]

Kako izbrati toplotno pregrado?

Nakup materiala z najbolj impresivno navedbo glede temperature ne dokazuje, da bo baterijski sklop odporen na širjenje toplote.

Določite dejansko izpostavljenost okvari in potrdite dokončano konstrukcijo. Upoštevajte kemijo celice, lokacijo pregrade, razpoložljivo debelino, kompresijo, dielektrično zmogljivost, izpostavljenost plamenu, udarce delcev in sosednje materiale.

UL Solutions ugotavlja, da lahko dogodek toplotnega uhajanja vključuje visoko temperaturo, tlak, curku podobne plamene in izmetene delce, ki lahko erodirajo zaščitne materiale. Testiranje UL 2596 je bilo razvito za preverjanje učinkovitosti materiala glede na te kombinirane nevarnosti.^[4]

Primerjava baterijskih pregrad iz sljude, aerogela in keramike?

Pošljite Fuqiangu svojo obliko celice, lokacijo pregrade, razpoložljivo debelino, zahtevo za stiskanje in cilj toplotne zaščite. Naša inženirska ekipa lahko pregleda možnosti izsekanega materiala in pripravi prototipne vzorce za validacijo paketa baterij.

pogosta vprašanja

Je aerogel boljši od sljude za EV baterije?

Ne univerzalno. Aerogel je še posebej uporaben za tanke toplotne ovire med celicami, medtem ko je sljuda lahko uporabna tam, kjer so prednostna električna izolacija, strukturna stabilnost in zaščita pred visokimi temperaturami.

Kakšna je alternativa sljudni plošči za izolacijo baterije?

Odvisno od uporabe lahko alternative vključujejo pregrade iz zračnega gela, silikonske kompozite, ki jih je mogoče keramizirati, in druge izolacijske sisteme na osnovi keramike. Nadomestilo je treba izbrati glede na funkcijo in ne samo glede na debelino.

Ali lahko toplotna pregrada prepreči toplotni beg baterije?

Pregrada ne ustavi elektrokemične okvare znotraj iniciacijske celice. Njegova vloga je zmanjšati toploto in druge poti širjenja, tako da je manj verjetno, da bodo sosednje celice vstopile v toplotni beg.

Kateri je najboljši material za toplotno zaščito med celicami?

Univerzalnega najboljšega materiala ni. Kemija celice, razpoložljiva vrzel, kompresija, toplotna izpostavljenost in arhitektura pakiranja določajo ustrezno pregrado.

Ali se lahko sljuda in aerogel uporabljata v istem paketu baterij?

ja Paket lahko uporablja aerogel med celicami in sljudo ali drugo visokotemperaturno izolacijo na lokacijah modula, zbiralke ali ohišja, kadar inženirske zahteve upravičujejo strategijo hibridnega materiala.

15-letna perspektiva avtomobilskih žičnih snopov in izolacije električnih vozil

Po 15 letih dela v zvezi z avtomobilskimi kabelskimi snopi in električno izolacijo električnih vozil sem se naučil, da je treba toplotno zaščito pred uhajanjem oblikovati glede na lokacijo in način okvare, ne glede na materialni ugled. Najmočnejši paketi baterij pogosto uporabljajo različne materiale za toplotno odpornost na ravni celice, visokonapetostno električno izolacijo in protipožarno zaščito na ravni paketa.

Verodostojne reference

[1] Aspen Aerogeli – PyroThin toplotne pregrade med celicami

[2] Aspen Aerogeli – Testiranje toplotnega širjenja od celice do celice

[3] Saint-Gobain — Zaščita pred požarom in širjenjem toplote akumulatorja EV

[4] Rešitve UL – Ocena toplotnega odtekanja ohišja baterije