Var ska termiska barriärer placeras inuti ett elbilsbatteri?

Att använda utmärkt isolering på fel plats kan fortfarande tillåta värme, lågor eller ventilerande gaser att passera barriären och fortplanta sig genom batteripaketet.

Batteriisolering bör placeras enligt den förväntade utbredningsvägen. Cell-till-cell-barriärer riktar sig mot närmaste intilliggande cell, modul-till-modul-barriärer skapar en andra nivå av separation, medan material på packnivå skyddar höljen, höljen och känsliga elektriska zoner.

En robust strategi för att förhindra termisk spridning använder därför materialplacering lika noggrant som materialprestanda. Målet är inte att fylla batteriet med isolering, utan att avbryta de viktigaste termiska och elektriska vägarna.

Var ska cell-till-cell-barriärer installeras?

Om intilliggande celler har en direkt termisk väg, kan en felaktig cell snabbt överföra energi till sin granne.

Placera cell-till-cell-barriärer vid gränssnitten där närliggande celler kan utbyta den mest skadliga värmen. För prismatisk arkitektur och påsarkitektur kan barriären också behöva rymma cellsvällning och kompression under hela batteriets livslängd.

Aspen Aerogels beskriver sina PyroThin-produkter specifikt som cell-till-cell termiska barriärer för påse och prismatiska batterier, som kombinerar termiskt skydd med mekaniskt beteende under batterikompression.^[1]

Var ska modul-till-modul-barriärer gå?

Att stoppa direkt cell-till-cell-ledning garanterar inte att en värmehändelse inte kan nå en annan modul genom strukturella delar, ventilationsgaser eller lågor.

Använd separation på modulnivå för att avbryta nästa fortplantningsväg. Barriärgeometrin bör ta hänsyn till modulväggar, mellanrum, strukturella gränssnitt och trolig ventilationsriktning snarare än att bara placera ett ark mellan två modulhus.

Saint-Gobain identifierar termiskt rinnande kuddar för både celldämpning och placeringar mellan moduler, vilket illustrerar hur barriärstrategi kan sträcka sig bortom enskilda celler.^[2]

Behöver locket till batteripaketet värmeisolering?

En barriärstrategi fokuserad endast mellan celler kan lämna packlocket exponerat för jetflammor, heta gaser och utstötta partiklar.

Utvärdera förpackningslocket och höljet som separata skyddszoner för termiskt flykt. UL Solutions noterar att termisk batteriflykt kan producera jetliknande lågor, tryck och partiklar som kan erodera skyddande höljesmaterial.^[3]

Det är därför cell-till-cell-isolering och kapslingsskydd inte bör behandlas som utbytbara. Den termiska och mekaniska exponeringen kan vara mycket olika.

Hur ska ingenjörer bestämma barriärplacering?

Att lägga till isolering överallt kan öka vikt, kostnad och kompression utan att kontrollera den dominerande utbredningsmekanismen.

Kartlägg den termiska händelsen innan de stansade delarna definieras. Identifiera den initierande cellen, närliggande celler, ventilationsriktning, modulgränser, samlingsskenor, kylkonstruktioner, packlock och potentiella lågor eller gasvägar.

Barriärtjocklek och material kan sedan optimeras för varje plats istället för att tvinga en isoleringsskiva att utföra varje funktion.

Behöver du hjälp med att förvandla en batterilayout till stansade isoleringsdelar?

Skicka Fuqiang ditt cellarrangemang, modulritning, tillgängliga luckor, ventilationsriktning och isoleringskrav. Vårt ingenjörsteam kan granska barriärplatser från cell till cell, modulnivå och förpackningsnivå och förbereda prover för validering.

FAQ

Var ska isoleringen gå mellan battericellerna?

Den bör placeras vid cellgränssnitten där den kan minska värmeöverföringen till intilliggande celler samtidigt som den tillgodoser den nödvändiga kompressionen och cellrörelsen.

Vad är en cell-till-cell termisk barriär?

Det är ett material placerat mellan närliggande celler för att minska värmeöverföringen och hjälpa till att förhindra att en termisk händelse i en cell utlöser nästa.

Vad är en modul-till-modul-barriär?

Det är termiskt eller brandskydd placerat mellan batterimoduler för att hjälpa till att begränsa utbredning utanför den påverkade modulen.

Ska EV-batteriisolering täcka hela paketet?

Inte nödvändigtvis. Barriärens placering bör följa termiska, lågor, elektriska och ventilerande risker. Att lägga till material där det ger lite skydd kan öka massan och kostnaden i onödan.

Är cell-till-cell-isolering tillräckligt för att stoppa termisk utbredning?

Inte alltid. Förpackningens design måste också ta hänsyn till ventilationsgaser, flammor, strukturell ledning, modulgränser och kapslingsskydd.

Ett 15-årigt perspektiv för fordonskabel och EV-batteri

Efter 15 år att arbeta med elsystem i bilar, närmar jag mig batteriisolering ungefär som kabelskydd: placera skyddet där felenergin faktiskt går. Korrekt placering kan vara lika viktig som den termiska konduktiviteten eller temperaturförmågan som är tryckt på materialdatabladet.

Auktoritativa referenser

[1] Aspen Aerogels — Cell-to-Cell termiska barriärer för elbilsbatterier

[2] Saint-Gobain — TRP Series Cell and Module Thermal Runaway Pads

[3] UL Solutions — Termisk utvärdering av batterihölje