Si përdoren fletët Mica në nivelet e qelizës, modulit dhe paketimit në bateritë EV?

Nëse nxehtësia e larguar termike lejohet të lëvizë lirshëm nga një qelizë në tjetrën, një dështim lokal i baterisë mund të përshkallëzohet në përhapje të nivelit të modulit dhe përfundimisht të kërcënojë paketën e plotë të baterisë.

Prandaj, përdorimi më efektiv i mikës është i ndryshëm në çdo nivel: barriera të holla midis qelizave, barriera më të mëdha termike dhe elektrike rreth moduleve dhe izolim rezistent ndaj zjarrit në kapakët e paketimit, muret, shiritat dhe ndërfaqet e tjera kritike. Mika nuk është një material ftohës aktiv; roli i tij kryesor është të vonojë transferimin e nxehtësisë, të ruajë ndarjen dielektrike dhe të mbrojë strukturat përreth gjatë ngjarjeve jonormale të temperaturës së lartë.

Si përdoret mika në nivel qelizor?

Kur dy qeliza janë të paketuara fort së bashku, transferimi i drejtpërdrejtë i nxehtësisë nga sipërfaqja në sipërfaqe mund të lejojë që një qelizë e dështuar të ngrohë me shpejtësi fqinjin e saj dhe të rrisë rrezikun e përhapjes termike nga qeliza në qelizë.

Zgjidhja është instalimi i fletëve të holla mikë, laminateve mikë ose barrierave të projektuara me bazë mikë midis qelizave ngjitur ku arkitektura e baterisë kërkon ndarje termike dhe dielektrike. Barriera krijon rezistencë termike shtesë duke ruajtur izolimin elektrik midis sipërfaqeve të qelizave përcjellëse dhe strukturave përreth.

Laminatet e ngurtë mikë dhe mikë përdoren si barriera midis qelizave të baterisë, sepse ato ruajnë aftësinë izoluese elektrike në temperatura të ngritura dhe mund të ndihmojnë në ngadalësimin e transferimit të nxehtësisë gjatë një ngjarjeje termike.^[1]

Mika në nivel qelizë është veçanërisht praktike me paraqitjet prizmatike dhe qese ku sipërfaqet e mëdha të sheshta përballen me njëra-tjetrën. Arkitekturat e qelizave cilindrike në vend të kësaj mund të përdorin barriera në formë, mëngë, unaza, ndarës ose materiale të tjera të përhapjes termike në varësi të hapësirës së qelizave dhe drejtimit të ventilimit.

Mika nuk duhet të bllokojë rrugën e projektuar të ventilimit të qelizës. Një pengesë që ngadalëson përhapjen anësore të nxehtësisë, por që ridrejton gazin e nxehtë drejt një komponenti tjetër kritik, mund të krijojë një mënyrë tjetër dështimi.

Si përdoret Mica në nivelin e modulit?

Edhe kur qelizat individuale kanë barriera termike, një ngjarje e rëndë ende mund të ekspozojë kornizën e modulit, shiritat, pllakat fundore, grupet e qelizave fqinje dhe komponentët elektrikë ndaj nxehtësisë ekstreme.

Zgjidhja është përdorimi i përbërësve më të mëdhenj mikë si barriera nga ana e modulit, izolimi i pllakës fundore, izolimi i zbarrës, mbrojtja e sipërme dhe ndarja termike midis grupeve të qelizave. Në këtë nivel, mika nuk po mbron më vetëm një ndërfaqe celulare; ai bëhet pjesë e arkitekturës së përhapjes termike dhe izolimit elektrik të modulit.

Komponentët mikë përdoren zakonisht për izolimin elektrik midis qelizave, moduleve dhe pjesëve përçuese, si dhe për barriera termike dhe mbrojtje rezistente ndaj zjarrit brenda sistemeve të baterive EV.^[2]

Përzgjedhja e materialit në nivelin e modulit duhet gjithashtu të marrë parasysh kompresimin. Disa arkitektura baterish kanë nevojë për presion të kontrolluar në qese ose qeliza prizmatike, që do të thotë se një fletë e ngurtë mike mund të kombinohet me një jastëk më të përputhshëm në vend që të pritet të sigurojë mbrojtje nga zjarri dhe menaxhim të kompresimit në vetvete.

Si përdoret mika në nivelin e paketimit?

Nëse një ngjarje termike ikën nga moduli, gazi i nxehtë, flaka, grimcat dhe nxehtësia rrezatuese mund të sulmojnë kapakun e baterisë, murin e mbylljes, zbarrat e tensionit të lartë, instalimet elektrike, lidhësit ose strukturat e automjetit aty pranë.

Zgjidhja është përdorimi i fletëve më të mëdha mikë dhe komponentëve në formë rreth kufijve kritikë të paketimit, duke përfshirë pjesën e poshtme të kapakut të paketës, muret rrethuese, ndërfaqet modul-module, rajonet e zbarrës dhe komponentët elektrikë të tensionit të lartë. Mika e nivelit të paketimit siguron një pengesë përfundimtare termike dhe dielektrike midis zonës së prishjes së brendshme të baterisë dhe mbylljes ose automjetit.

Aplikimet e industrisë përfshijnë barrierat e qelizave dhe moduleve, izolimin rreth perimetrit të brendshëm të paketës së baterisë, mbrojtjen e kapakut të paketës dhe izolimin fleksibël mikë rreth komponentëve të tillë si zbarrat dhe instalimet elektrike.^[3]

Niveli i paketimit në përgjithësi kërkon mbulim më të madh të sipërfaqes sesa barrierat në nivel qelizë, kështu që pesha, trashësia, fiksimi, rezistenca ndaj dridhjeve, prerjet, hapjet e ventilimit dhe tolerancat e montimit bëhen më të rëndësishme.

Shtimi i fletës më të trashë mike kudo nuk është automatikisht dizajni më i sigurt. Barrierat termike duhet të punojnë me ajrimin e gazit, lehtësimin e presionit, pllakat ftohëse, hapësirat elektrike, shërbimin dhe masën e përgjithshme të paketimit.

Cili është ndryshimi midis Mikës së nivelit të qelizës, modulit dhe paketës?

Përdorimi i trashësisë dhe gjeometrisë së njëjtë të mikës në çdo nivel baterie mund të shtojë masë të panevojshme duke i lënë ende rrugët më të rëndësishme termike të pamjaftueshme të mbrojtura.

Zgjidhja e saktë është të zgjidhni mikë sipas mënyrës së dështimit në çdo vend, në vend që ta trajtoni atë si një fletë izolimi universal të baterisë. Barrierat e qelizave i japin përparësi kontrollit lokal të përhapjes, barrierat e moduleve mbrojnë zonat më të mëdha elektrike dhe strukturore dhe barrierat e paketave mbrojnë mbylljen dhe ndërfaqen e automjetit.

Një logjikë e thjeshtuar e projektimit është:

Niveli i qelizës: Ndaloni lëvizjen e nxehtësisë direkt në qelizën fqinje.
Niveli i modulit: Parandaloni që një grup qelizash të komprometojë modulin e plotë.
Niveli i paketimit: Parandaloni nxehtësinë dhe flakën në nivelin e modulit që të sulmojnë mbylljen dhe automjetin përreth.

Si duhet të zgjidhet trashësia e mikës?

Një fletë mikë që është shumë e hollë mund të mos sigurojë vonesë të mjaftueshme termike, ndërsa një fletë e trashë e panevojshme rrit peshën e paketimit, koston, lartësinë e stivës dhe vështirësinë e montimit.

Zgjidhja është të përcaktohet trashësia përmes testimit të përhapjes termike, kërkesave dielektrike, kufizimeve mekanike, kohës së ekspozimit dhe vendndodhjes së pengesës. Nuk ka asnjë trashësi të vetme mike që është e saktë për çdo bateri EV.

Ndërtimi i kërkuar varet nga kimia e qelizës, formati i qelizës, energjia e ruajtur, hapësira, fluksi i pritur i nxehtësisë, drejtimi i gazit të ajrosjes, temperatura e lejuar në anën e mbrojtur, klasa mikë, sistemi lidhës dhe nëse materiali përdoret vetëm ose si pjesë e një pengese shumështresore.

Për këtë arsye, zgjedhja e materialit duhet të bazohet në testimin përfaqësues të baterisë, në vend që thjesht të specifikojë '1 mm mikë' ose ' mikë 2 mm' nga një katalog gjenerik.

A duhet të zëvendësojë mika aeroxheli apo shkuma silikoni?

Trajtimi i mikës, aerogelit dhe shkumës së silikonit si materiale të këmbyeshme mund të krijojë performancë të dobët termike sepse çdo material zgjidh një kombinim të ndryshëm të problemeve të izolimit, ngjeshjes, mbylljes dhe mbrojtjes nga zjarri.

Zgjidhja më e mirë është shpesh një dizajn shumështresor në të cilin mika siguron mbrojtje dielektrike dhe flakë me temperaturë të lartë, ndërsa një material tjetër siguron përçueshmëri të ulët termike, përputhshmëri, zbutje ose mbyllje. Kombinimet e materialeve duhet të zgjidhen rreth arkitekturës aktuale të baterisë dhe rezultatit të testit të abuzimit.

Mika është veçanërisht e dobishme kur nevojiten barriera termike strukturore dhe izolim elektrik. Materialet me bazë aerogel mund të ofrojnë përçueshmëri termike shumë të ulët, ndërsa shkumat e silikonit mund të ofrojnë rikuperim të kompresimit dhe akomodim të boshllëqeve.

Një material nuk duhet të pritet të kryejë çdo funksion të paketës së baterisë.

Çfarë duhet të kontrollohet përpara se të projektoni një pjesë të baterisë Mica?

Porositja e një fletë mike të sheshtë përpara se të konfirmoni gjeometrinë e baterisë mund të rezultojë në bllokim të shfryrjeve, hapje të dobët të montimit, material të plasaritur, shtigje termike të pambuluara ose ndërhyrje me shiritat dhe strukturat ftohëse.

Zgjidhja e saktë është të dizajnoni komponentin mikë nga Cell, Module, ose Pack CAD aktuale dhe skenari termik i arratisjes. Trashësia, prerjet, vrimat, distancat e skajeve, kërkesat për përkulje, ngjitësi, mënyra e montimit, kërkesat dielektrike dhe tolerancat e lejueshme dimensionale duhet të përcaktohen përpara prerjes së prototipit.

Informacion inxhinierik për të siguruar:

Dërgo formatin e qelizës, vendndodhjen e mikës, vizatimin CAD, diapazonin e kërkuar të trashësisë, dimensionet maksimale, objektivin dielektrik, objektivin e barrierës termike, kërkesën për ngjitës, kërkesën për kompresim, temperaturën e funksionimit dhe specifikimet e aplikueshme të testit të abuzimit të baterisë.

Si duhet të vërtetohen barrierat termike Mika?

Një fletë mike mund t'i mbijetojë një testi laboratorik të flakës, por gjithsesi dështon brenda një baterie nëse grimcat e nxehta anashkalojnë pengesën, nyjet hapen gjatë dridhjeve ose transferohen nxehtësi përmes skajeve dhe fiksimeve të pambuluara.

Zgjidhja është vërtetimi i materialit dhe arkitekturës së baterisë së montuar në kushte përfaqësuese termike, elektrike, mekanike dhe mjedisore. Ndezshmëria e materialit vetëm nuk tregon se një model qelizë, modul ose paketë mund të kontrollojë përhapjen termike.

UL Solutions kryen testimin e abuzimit të baterive EV, zjarrit dhe përhapjes termike dhe rendit standardet duke përfshirë UL 2580, GB 38031, SAE J2464, SAE J2929, UN 38.3 dhe UNECE R100 midis kornizave të zakonshme të testimit të baterive.^[4]

ISO 6469-1 specifikon kërkesat e sigurisë për sistemet e ruajtjes së energjisë të rikarikueshme të përdorura në automjetet rrugore me lëvizje elektrike, ndërsa puna e UNECE mbi Rregulloren Nr. 100 trajton në mënyrë specifike përhapjen termike dhe mbrojtjen e pasagjerëve nga ngjarjet e rrezikshme të baterive.^[5][6]

Keni nevojë për një fletë të personalizuar Mica për një bateri EV?

Për një rishikim të prototipit, përgatitni CAD-in e qelizës, modulit ose paketës, vendndodhjen e instalimit të mikës, objektivin e trashësisë, kërkesat për dielektrikë, objektivin e largimit termik, dimensionet maksimale, prerjet, konstruksionin e ngjitësit, sasinë e mostrës dhe kërkesën vjetore.

Përcaktimi i nivelit të saktë të instalimit së pari e bën shumë më të lehtë zgjedhjen e shkallës së saktë të mikës, trashësisë, gjeometrisë dhe procesit të prodhimit.

FAQ

Për çfarë përdoret Mica në një bateri EV?

Mika përdoret kryesisht për izolimin elektrik të temperaturës së lartë, barrierat termike, mbrojtjen nga zjarri dhe kontrollin e përhapjes termike rreth qelizave, moduleve, shiritave dhe strukturave të baterive.

A mund të vendoset mikë midis qelizave të baterisë?

po. Fletët e hollë mikë ose barriera mikë të projektuar mund të instalohen midis qelizave ngjitur ku dizajni i baterisë kërkon izolim shtesë dielektrik dhe rezistencë ndaj përhapjes termike.

Ku përdoret Mica në një modul baterie?

Vendndodhjet tipike përfshijnë kufijtë e grupit të qelizave, muret anësore të moduleve, pllakat fundore, shiritat, mbrojtjen e sipërme dhe strukturat përçuese elektrike që kërkojnë izolim dielektrik.

Ku përdoret mika në një paketë baterie?

Mika mund të përdoret nën kapakun e paketimit, përgjatë mureve të mbylljes, midis moduleve, rreth zbarave dhe komponentëve të tensionit të lartë dhe në vende të tjera që kërkojnë barriera termike ose elektrike.

A e ndalon Mica arratisjen termike?

Asnjë material nuk mund të garantojë që ikja termike nuk do të ndodhë. Mika përdoret si një pengesë pasive për të ngadalësuar transferimin e nxehtësisë, për të ruajtur izolimin dhe për të ndihmuar në reduktimin ose vonimin e përhapjes në komponentët fqinjë.

A është Mica më e trashë gjithmonë më e mirë për bateritë EV?

Jo. Trashësia më e madhe mund të përmirësojë aftësinë e barrierës në disa dizajne, por gjithashtu rrit peshën, hapësirën e paketimit, koston dhe vështirësinë e montimit. Trashësia duhet të vërtetohet për arkitekturën specifike të baterisë.

A duhet të testohet mika në nivel celulari, moduli ose paketimi?

Niveli përfundimtar i vërtetimit duhet të pasqyrojë mënyrën se si përdoret materiali. Ekzaminimi i nivelit të qelizës është i dobishëm, por testet e nivelit të modulit dhe paketës mund të kërkohen ende sepse shtigjet e përhapjes, gazrat e ajrosjes, gjeometria e mbylljes dhe komponentët fqinjë ndryshojnë sjelljen e sistemit.

Perspektiva 15-vjeçare e komponentit të baterisë së automobilave

Bazuar në përvojën 15-vjeçare të prodhimit të komponentëve të automobilave dhe parzmoreve të telit, unë nuk e zgjedh mikën vetëm sipas shkallës së temperaturës ose trashësisë. Pyetja e parë është gjithmonë se ku qëndron pjesa: Cell, Modul ose Pack.

Një pengesë qelize duhet të kontrollojë transferimin lokal të nxehtësisë pa shqetësuar ajrimin; një pengesë moduli duhet të mbrojë ndërfaqet elektrike dhe strukturore; dhe një pengesë e paketimit duhet të mbrojë mbylljen dhe automjetin përreth. Dizajni i besueshëm vjen nga përputhja e klasës së mikës, trashësisë, formës, metodës së fiksimit dhe testit të vërtetimit në atë rrugë të saktë të dështimit.

Referencat autoritare

[1] Elmelin - izolim mikë për sigurinë e baterive EV dhe barrierat e qelizave

[2] Elmelin - Komponentët Mika për izolimin termik dhe elektrik të baterive

[3] Electrolock - Mbrojtja termike e arratisur në bateritë EV: Roli i Mica

[4] UL Solutions - Abuzimi i baterive EV, testimi i zjarrit dhe përhapjes termike

[5] ISO — ISO 6469-1:2019 Automjetet rrugore me lëvizje elektrike, Siguria e sistemit të ruajtjes së energjisë së rikarikueshme

[6] UNECE — Rregullorja e OKB-së Nr. 100 Puna e Përhapjes Termike