Airgel vs Mica: ไหนดีกว่ากันสำหรับการป้องกันความร้อนของแบตเตอรี่ EV

การเลือกแผงกั้นความร้อนที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ความร้อนจากเซลล์ลิเธียมไอออนที่ล้มเหลวไปถึงเซลล์ที่อยู่ติดกันเร็วขึ้น เพิ่มความเสี่ยงในการแพร่กระจายความร้อนจากเซลล์สู่เซลล์

โดยทั่วไปแล้ว Airgel จะดีกว่าเมื่อลำดับความสำคัญในการออกแบบคือฉนวนกันความร้อนสูงสุดในชั้นที่บางและน้ำหนักเบา ในขณะที่ไมกาจะแข็งแกร่งกว่าเมื่อฉนวนไฟฟ้า ความเสถียรของโครงสร้าง และประสิทธิภาพของแผงกั้นอุณหภูมิสูงเป็นสิ่งสำคัญ ในชุดแบตเตอรี่ EV หลายชุด ทางออกที่ดีที่สุดไม่ใช่การเลือกวัสดุอย่างใดอย่างหนึ่งในระดับสากล แต่ใช้แต่ละวัสดุที่มีคุณสมบัติในการแก้ปัญหาความร้อนและความเสี่ยงทางไฟฟ้าโดยเฉพาะ

ความแตกต่างหลักระหว่าง Airgel และไมกาคืออะไร?

การรักษาแอโรเจลและไมก้าเป็นวัสดุฉนวนที่ใช้แทนกันได้อาจส่งผลให้มีความหนา น้ำหนัก ต้นทุน หรือการป้องกันไม่เพียงพอที่ตำแหน่งสำคัญภายในชุดแบตเตอรี่

เลือกแอโรเจลสำหรับฉนวนกันความร้อนและไมกาเป็นหลักสำหรับการใช้งานแผงกั้นไฟฟ้าความร้อนที่แข็งแกร่งเป็นหลัก โครงสร้างที่มีรูพรุนสูงของ Aerogel ยับยั้งการถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง ในขณะที่ไมกามีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยมและยังคงความเสถียรของมิติภายใต้อุณหภูมิที่รุนแรง

ความแตกต่างมีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วงการหนีความร้อน โซลูชัน UL ตั้งข้อสังเกตว่าเหตุการณ์ความร้อนของแบตเตอรี่ EV อาจเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ เปลวไฟ ความดัน และอนุภาคที่พุ่งออกมาที่สูงมาก ซึ่งหมายความว่าการเลือกวัสดุจะต้องพิจารณาค่าการนำความร้อนมากกว่าหนึ่งค่า^[1]

Airgel ดีกว่าสำหรับการป้องกันความร้อนจากเซลล์สู่เซลล์หรือไม่

หากไม่มีฉนวนที่เพียงพอระหว่างเซลล์ที่อัดแน่นกันแน่น ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากเซลล์ที่เสียหายเซลล์หนึ่งจะสามารถถ่ายโอนไปยังเซลล์ข้างเคียงได้อย่างรวดเร็วและมีส่วนช่วยในการแพร่กระจายผ่านโมดูล

แผงกั้นที่ใช้แอโรเจลมีความน่าสนใจเป็นพิเศษ โดยที่วิศวกรต้องการความต้านทานความร้อนสูง โดยมีความหนาและน้ำหนักน้อยที่สุด โครงสร้างที่มีรูพรุนจำกัดการนำความร้อนของของแข็งและก๊าซ ทำให้มีสิ่งกีดขวางที่ค่อนข้างบางชะลอการถ่ายเทความร้อนระหว่างพื้นผิวข้างเคียง

สิ่งนี้ทำให้แอโรเจลมีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษกับ สิ่งกีดขวางระหว่างเซลล์ต่อเซลล์ในโมดูลที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง ซึ่งพื้นที่บรรจุภัณฑ์ทุกๆ มิลลิเมตรมีความสำคัญ

เมื่อใดที่ไมก้าดีกว่า Aerogel?

ฉนวนกันความร้อนเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอรอบๆ บัสบาร์ การเชื่อมต่อไฟฟ้าแรงสูง ฝาครอบโมดูล และตำแหน่งอื่นๆ ที่การแยกทางไฟฟ้าและความเสถียรทางกลมีความสำคัญเท่าเทียมกัน

ไมกามักเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเมื่อส่วนประกอบต้องมีทั้งตัวกั้นอุณหภูมิสูงและการแยกอิเล็กทริกที่เชื่อถือได้ สามารถแปรรูปเป็นแผ่นและชิ้นส่วนไดคัทแบบกำหนดเองสำหรับโมดูล บัสบาร์ กล่องหุ้ม และโครงสร้างฉนวนไฟฟ้าแรงสูง

สิ่งนี้ทำให้ไมกามีประโยชน์อย่างยิ่งใกล้กับ บัสบาร์ HV ตัวเชื่อมต่อ อินเทอร์เฟซทางไฟฟ้า ขอบเขตโมดูล และพื้นที่ป้องกันระดับแพ็ค

Airgel กับ Mica: วัสดุใดทำงานได้ดีกว่า?

การเลือกวัสดุจากข้อกำหนดเดียว เช่น อุณหภูมิสูงสุดสามารถซ่อนความแตกต่างที่สำคัญในด้านการนำความร้อน พฤติกรรมการบีบอัด สมรรถนะของฉนวน ความหนา และความทนทานทางกล

เปรียบเทียบวัสดุตามการใช้งานจริงภายในชุดแบตเตอรี่ แทนที่จะค้นหาผู้ชนะระดับสากลเพียงรายเดียว ตัวแยกเซลล์มีข้อกำหนดที่แตกต่างกันมากจากแผงกั้นบัสบาร์ HV หรือส่วนประกอบฉนวนของตู้

Airgel และ Mica สามารถใช้ร่วมกันได้หรือไม่?

การบังคับให้วัสดุฉนวนหนึ่งตัวทำหน้าที่ด้านความร้อน ไฟฟ้า และเครื่องกลทุกอย่างสามารถสร้างแบตเตอรี่ที่ไม่มีประสิทธิภาพและเพิ่มต้นทุนวัสดุโดยไม่ปรับปรุงความปลอดภัย

สถาปัตยกรรมฉนวนแบบไฮบริดสามารถใช้แอโรเจลใกล้กับเซลล์และไมก้ารอบๆ พื้นที่ที่มีความต้องการทางไฟฟ้าหรือทางกล สิ่งนี้ช่วยให้วิศวกรสามารถใช้แอโรเจลได้ โดยที่ความต้านทานความร้อนต่อความหนาของหน่วยมีความสำคัญมากที่สุด และใช้ไมกาซึ่งประสิทธิภาพการทำงานของฉนวนและโครงสร้างกั้นกลายเป็นสิ่งสำคัญ

ตัวอย่างเช่น โมดูลแบตเตอรี่อาจใช้ คอมโพสิตแอโรเจลระหว่างเซลล์ ในขณะที่ใช้ ส่วนประกอบไมก้าไดคัทรอบๆ บัสบาร์ การเชื่อมต่อไฟฟ้าแรงสูง ฝาครอบโมดูล หรือส่วนต่อประสานของตู้

วิศวกรควรเลือกระหว่าง Airgel และ Mica อย่างไร

การเลือกแผงกั้นความร้อนก่อนที่จะทำความเข้าใจเคมีของเซลล์ พฤติกรรมการแพร่กระจาย ช่องว่างที่มีอยู่ โหลดการบีบอัด แรงดันไฟฟ้า และส่วนประกอบโดยรอบ อาจนำไปสู่การออกแบบใหม่ที่มีราคาแพงหลังการทดสอบโมดูล

กำหนดสถานการณ์ความล้มเหลวก่อน จากนั้นเลือกวัสดุและความหนาตามประสิทธิภาพด้านความร้อน ไฟฟ้า และทางกลที่ต้องการ ชิ้นส่วนต้นแบบควรได้รับการตรวจสอบในระดับเซลล์ โมดูล และแพ็คที่เกี่ยวข้องในที่สุด

UL Solutions ทำการทดสอบการแพร่กระจายความร้อนของแบตเตอรี่ EV จากระดับเซลล์ถึงระดับแพ็ค และประเมินประสิทธิภาพของแผงกั้นป้องกันการแพร่กระจายและวัสดุฉนวน^[2] SAE J2464 ยังกล่าวถึงการทดสอบแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าและไฮบริดในทางที่ผิดภายใต้สภาวะที่นอกเหนือช่วงการทำงานปกติ^[3]

ต้องการชิ้นส่วน Airgel หรือ Mica แบบกำหนดเองสำหรับโครงการแบตเตอรี่ EV ใช่ไหม

Fuqiang สามารถรองรับส่วนประกอบฉนวนแบตเตอรี่แบบกำหนดเองตามเซลล์ โมดูล แพ็ค บัสบาร์ ขั้วต่อ และรูปแบบการเดินสายไฟฟ้าแรงสูง ส่งแบบของคุณ ความหนาที่ต้องการ อุณหภูมิในการทำงาน แรงดันไฟฟ้า และสถานที่ติดตั้ง เพื่อเลือกวัสดุหรือประเมินตัวอย่าง

คำถามที่พบบ่อย

Aerogel ดีกว่าไมกาสำหรับแบตเตอรี่ EV หรือไม่

ไม่เป็นสากล โดยทั่วไปแล้ว Airgel จะมีความแข็งแกร่งกว่าสำหรับฉนวนความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง ในขณะที่ไมก้ามีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อจำเป็นต้องมีฉนวนไฟฟ้าและประสิทธิภาพของแผงกั้นความร้อนทางโครงสร้างด้วย

Aerogel ใช้กับชุดแบตเตอรี่ EV ที่ไหน

โดยทั่วไปแล้ว คอมโพสิต Airgel ได้รับการพิจารณาสำหรับตำแหน่งที่มีแผงกั้นความร้อนที่แน่นหนา เช่น ระหว่างเซลล์แบตเตอรี่หรือรอบโมดูล ซึ่งการจำกัดการถ่ายเทความร้อนเป็นสิ่งสำคัญ

ไมก้าใช้ในแบตเตอรี่ EV ที่ไหน?

ส่วนประกอบไมก้าสามารถใช้ได้รอบๆ โมดูล บัสบาร์ การเชื่อมต่อไฟฟ้าแรงสูง ฝาครอบแบตเตอรี่ และอินเทอร์เฟซของตู้ ที่ต้องการการแยกความร้อนและไฟฟ้า

ไมกาสามารถหยุดการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ได้หรือไม่?

ไมกาไม่สามารถหยุดการเคลื่อนตัวของความร้อนเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ที่เสียหายได้ มันสามารถเป็นส่วนหนึ่งของระบบกั้นที่ออกแบบมาเพื่อ ชะลอการแพร่กระจายความร้อนและเปลวไฟไปยังส่วนประกอบโดยรอบ

Aerogel สามารถป้องกันการแพร่กระจายของความร้อนได้หรือไม่

ไม่ควรสันนิษฐานว่ามีการใช้วัสดุใดๆ เพื่อป้องกันการแพร่กระจายอย่างสมบูรณ์โดยไม่มีการตรวจสอบความถูกต้องระดับระบบ ประสิทธิภาพของแผงกั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างของวัสดุ ความหนา เคมีของเซลล์ ระยะห่าง การบีบอัด ฟลักซ์ความร้อน การระบายอากาศ และสถาปัตยกรรมของแพ็ค

มุมมองลากสายยานยนต์ 15 ปี

หลังจากทำงานกับชุดสายไฟรถยนต์และระบบไฟฟ้า EV เป็นเวลา 15 ปี ฉันเห็นว่าฉนวนแบตเตอรี่เป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมไฟฟ้าแรงสูงที่สมบูรณ์ ไม่ใช่การตัดสินใจเลือกวัสดุแบบแยกเดี่ยว Airgel สามารถควบคุมการถ่ายเทความร้อนรอบๆ เซลล์ ในขณะที่ไมกาสามารถให้การแยกความร้อนและไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพรอบๆ บัสบาร์ ขั้วต่อ HV และอินเทอร์เฟซการเดินสายไฟ

วัสดุที่ดีที่สุดจึงไม่ใช่แค่แอโรเจลหรือไมกาเท่านั้น วัสดุ ความหนา รูปทรง และตำแหน่งตรงกับโหมดความล้มเหลวที่แท้จริงของแบตเตอรี่อย่างถูกต้อง

การอ้างอิงที่เชื่อถือได้

[1] โซลูชัน UL - การประเมินการหนีความร้อนของตู้แบตเตอรี่ (BETR)

[2] โซลูชัน UL — การทดสอบการใช้แบตเตอรี่ EV ในทางที่ผิด อัคคีภัย ความร้อน และประสิทธิภาพ

[3] SAE International - J2464 การทดสอบการใช้แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าในทางที่ผิด