Kwa nini Moduli za Betri ya EV Zinahitaji Pedi za Kuhami za Airgel?

Seli moja ya betri ya EV inapoingia kwenye mfumo wa joto, joto linaweza kuenea hadi seli jirani na kugeuza hitilafu iliyojanibishwa kuwa moto wa kiwango cha moduli.

Suluhisho bora zaidi la passiv ni kuweka pedi iliyoidhinishwa ya insulation ya airgel kati ya seli zilizo karibu au njia zingine muhimu za uhamishaji joto. Airgel hutoa upinzani wa juu wa mafuta na unene kidogo, na kuifanya kuvutia kwa moduli za betri za EV zilizobana, zenye nishati.

Sampuli za silika airgel zinazoonyesha muundo wa vinyweleo vingi unaohusishwa na utendaji wa insulation ya mafuta. Chanzo cha picha: Sayansi ya NASA^[1].

Kwa nini Pedi za Airgel Zimewekwa Kati ya Seli za Betri za EV?

Bila kizuizi cha mafuta kinachofaa kutoka kwa seli hadi seli, joto kutoka kwa pochi iliyoshindwa au seli prismatiki inaweza kufikia seli ya jirani haraka vya kutosha ili kusababisha uenezaji wa kukimbia kwa joto.

Kufunga pedi ya airgel kati ya seli zilizo karibu huongeza upinzani wa joto na kupunguza kasi ya uhamishaji wa joto. Hii huipa moduli muda zaidi wa kudhibiti tukio kupitia utengaji wa kimuundo, uingizaji hewa, ubaridi, ulinzi wa umeme na mikakati ya kudhibiti betri.

Utafiti wa 2023 uliokaguliwa na wenzao kuhusu moduli za betri za lithiamu-ioni zenye nikeli nyingi ulipima upitishaji wa joto wa takriban 0.020 W/(m·K) kwa karatasi iliyojaribiwa ya silica airgel kwenye joto la kawaida. Watafiti waligundua kuwa uwekaji wa gel ya hewa ya kutosha inaweza kukandamiza uenezaji wa kukimbia kwa mafuta katika usanidi wao maalum wa moduli ya seli ya pochi.^[2]

Airgel ni ya thamani kwa sababu wahandisi wa betri daima wanapigania milimita. Kizuizi kinene cha kawaida kinaweza kupunguza kiasi cha pakiti kinachoweza kutumika, ilhali kizuizi chembamba cha utendakazi wa hali ya juu cha mafuta kinaweza kusaidia kuhifadhi msongamano wa nishati bila kuacha seli za jirani zikiwa wazi moja kwa moja kwenye tukio la kukimbia.

Je! Pedi za Airgel Husaidiaje Kukomesha Uenezaji wa Kukimbia kwa Joto?

Ikiwa insulation itachelewesha joto kwa sekunde chache tu lakini haiwezi kuweka seli ya jirani chini ya halijoto yake muhimu, uondoaji wa joto unaweza kuendelea kupitia moduli nzima.

Lengo sahihi si tu kutumia aerogel, lakini kutumia upinzani wa kutosha wa joto ulioidhinishwa kwa kemia halisi ya seli, hali ya malipo, mgandamizo, na jiometri ya moduli. Airgel inapaswa kutibiwa kama sehemu ya mfumo kamili wa udhibiti wa uenezi wa mafuta.

Utafiti wa 2025 wa Jarida la Uhifadhi wa Nishati ulijaribu silika iliyoimarishwa kimitambo iliyohisiwa kati ya seli za mfuko wa ternary. Katika usanidi huo wa jaribio, gel ya milimita 2 ilihisi kuwa imezuia maambukizi ya kukimbia kwa njia ya joto , huku sampuli ya mm 1 ilichelewesha uenezi lakini haikuizuia chini ya hali zilizojaribiwa.^[3]

Hii haimaanishi kuwa kila betri ya EV inahitaji pedi ya mm 2. Inaonyesha kwa nini wahandisi hawapaswi kamwe kuchagua unene wa airgel kutoka kwa chati ya jumla pekee. Seli tofauti zinaweza kutoa viwango tofauti vya joto wakati wa kukimbia kwa joto.

UL Solutions hutathmini uenezi wa mafuta ya betri ya EV katika viwango vya seli, moduli, na pakiti na huzingatia haswa ufanisi wa vizuizi vya kuzuia uenezi na nyenzo za kuhami. Mbinu hiyo ya majaribio inaonyesha kanuni muhimu ya kihandisi: data ya nyenzo pekee haiwezi kuthibitisha usalama wa pakiti ya betri.^[4]

Je! Pedi ya Insulation ya EV Airgel inapaswa Kuainishwaje?

Kununua pedi ya airgel kwa kutumia tu uwekaji wa mafuta na bei kunaweza kusababisha kushindwa kwa mgandamizo, ulinzi wa kutosha wa joto, kutokuwa na utulivu wa kipenyo, au kushindwa kwa uthibitishaji wa betri ya marehemu.

Suluhisho sahihi ni kubainisha unene, ukinzani wa mafuta, tabia ya mgandamizo, utendaji wa dielectri, ustahimilivu wa kipenyo, uimara na mahitaji ya kuunganishwa pamoja. Pedi ya mwisho lazima idhibitishwe chini ya hali halisi ya moduli ya betri badala ya joto la kawaida tu.

SAE J2464 hutoa mwongozo wa kupima matumizi mabaya kwa mifumo ya uhifadhi wa nishati ya gari ya kielektroniki na ya mseto katika viwango vya seli, moduli na pakiti. Inaimarisha hitaji la kutathmini tabia ya mfumo wa betri chini ya hali nje ya masafa ya kawaida ya uendeshaji badala ya kutegemea vipimo vya nyenzo pekee.^[5]

Airgel pia haiwezi kuchukua nafasi ya muundo wa vent, ubaridi, kuunganisha, kukatizwa kwa sasa, ufuatiliaji wa BMS, ulinzi wa muundo, au kutenganisha kwa voltage ya juu. Ukimbiaji wa joto unaweza kuhamisha nishati kupitia nyuso za seli, paa za basi, vibao vya kupoeza, fremu za moduli, gesi moto, miali ya moto na vikondakta vya umeme.

Je, unahitaji Sampuli ya Pedi ya Kusogezea Airgel kwa Moduli ya Betri ya EV?

Tuma kemia yako ya seli, vipimo vya seli, pengo linalopatikana, unene lengwa, hitaji la mgandamizo, mchoro wa moduli, lengo la uthibitishaji wa utoroshaji wa hewa, na kiasi cha kila mwaka kwa ukaguzi wa awali wa nyenzo na muundo.

Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara

Kutumia vipimo vya jenereta vya airgel bila majaribio ya moduli kunaweza kuunda hali ya uwongo ya usalama na kusababisha uundaji upya wa gharama kubwa baada ya majaribio ya uenezi wa joto.

Tumia majibu haya kama kianzio cha uhandisi, kisha uthibitishe muundo wa mwisho wa insulation katika moduli halisi ya betri.

Je, pedi ya airgel hufanya nini kwenye betri ya EV?

Pedi ya airgel huongeza upinzani wa joto kati ya seli, kupunguza kasi ya uhamishaji wa joto kutoka kwa seli iliyoshindwa na kusaidia kupunguza hatari ya uenezaji wa kutoka kwa seli hadi seli.

Je, airgel inaweza kukomesha kabisa utoroshaji wa betri ya EV?

Hapana. Airgel haiwezi kuzuia kila kushindwa kwa seli. Kizuizi kilichoundwa ipasavyo kinaweza kusaidia kusimamisha au kuchelewesha uenezi katika sehemu iliyoidhinishwa, lakini usalama wa betri bado unategemea ubaridi, uingizaji hewa, ulinzi wa umeme, muundo, vitambuzi na mkakati wa kudhibiti.

Pedi ya betri ya airgel inapaswa kuwa nene kiasi gani?

Hakuna unene wa ulimwengu wote. Thamani sahihi inategemea kemia ya seli, nishati, hali ya malipo, nafasi, mbano, ukali wa kukimbia, nafasi ya kifurushi inayopatikana na jaribio linalohitajika la uenezi.

Je, airgel ni bora kuliko mica kwa betri za EV?

Sio katika kila programu. Airgel inavutia kwa upinzani wa juu wa mafuta katika nafasi ndogo, wakati mica inaweza kutoa insulation kali ya umeme na utulivu wa muundo. Baadhi ya miundo ya betri ya EV inachanganya nyenzo nyingi ili kufikia ulinzi wa joto na dielectri.

Je, pedi ya airgel pia hutoa insulation ya umeme?

Inaweza, kulingana na ujenzi kamili wa nyenzo. Wahandisi wanapaswa kuthibitisha nguvu halisi ya dielectri, tabaka za uso, hali ya ukingo, unene, mwangaza wa unyevu, na voltage ya uendeshaji badala ya kudhani kwamba kila pedi ya airgel hutoa insulation sawa ya umeme.

Pendekezo la Mwisho la Mtaalam

Kulingana na miaka 15 ya uunganisho wa waya wa magari na uzoefu wa kuunganisha umeme wa EV, ninapendekeza kutathmini pedi ya airgel pamoja na seli za betri, pau za basi, uunganisho wa voltage ya juu, vitambuzi vya halijoto, bamba la kupoeza, viunganishi, mfumo wa fuse na ua. Ukimbiaji wa halijoto haufuati njia moja pekee, kwa hivyo moduli salama zaidi ya betri ni ile iliyoidhinishwa kuwa mfumo kamili wa umeme, mafuta na mitambo.

Kwa sampuli ya pedi ya insulation ya hewa, ukaguzi wa kizuizi cha mafuta ya betri, tathmini ya mfano, au mradi maalum wa insulation ya EV, toa mchoro wako wa moduli na mahitaji ya kiufundi kabla ya kufungia vipimo vya nyenzo.

Marejeleo ya Mamlaka

[1]Sayansi ya NASA - Sampuli za Airgel

[2]Usalama wa Mchakato na Ulinzi wa Mazingira - Kukandamiza Uenezaji wa Utoroshaji wa Joto kwa Kutumia Laha za Silica Airgel

[3]Jarida la Uhifadhi wa Nishati - Silica Airgel Imeimarishwa Kiutaratibu kwa Kuzuia Uenezaji wa Kukimbia kwa Joto

[4]Suluhu za UL - Matumizi Mabaya ya Betri ya EV, Jaribio la Uenezi wa Moto na Joto

[5]SAE International — SAE J2464 Uchunguzi wa Usalama na Unyanyasaji wa SAE J2464