Де слід розмістити теплові бар’єри всередині акумуляторної батареї EV?

Використання чудової ізоляції в неправильному місці все одно може дозволити теплу, полум’ю або газам, що виділяються, обійти бар’єр і поширюватися через акумуляторну батарею.

Ізоляцію батареї слід розміщувати відповідно до очікуваного шляху розповсюдження. Міжклітинні бар’єри націлені на найближчу сусідню комірку, міжмодульні бар’єри створюють другий рівень поділу, а матеріали на рівні упаковки захищають кришки, корпуси та чутливі електричні зони.

Тому надійна стратегія запобігання розповсюдженню тепла використовує розташування матеріалу так само обережно, як і характеристики матеріалу. Мета полягає не в тому, щоб заповнити батарею ізоляцією, а в тому, щоб перервати найважливіші теплові та електричні шляхи.

Де повинні бути встановлені міжклітинні бар’єри?

Якщо сусідні клітини мають прямий тепловий шлях, одна несправна клітина може швидко передавати енергію сусідній.

Розмістіть міжклітинні бар’єри на інтерфейсах, де сусідні клітини можуть обмінюватися найбільш шкідливим теплом. Для призматичних і мішечних архітектур бар’єр також може вимагати пристосування до набухання та стиснення клітин протягом усього терміну служби батареї.

Компанія Aspen Aerogels описує свою продукцію PyroThin саме як тепловий бар’єр між елементами для пакетних і призматичних батарей, що поєднує тепловий захист із механічною поведінкою під час стиснення батареї.^[1]

Куди повинні подітися міжмодульні бар’єри?

Припинення прямої провідності між комірками не гарантує, що теплова подія не може досягти іншого модуля через структурні частини, вихідні гази чи полум’я.

Використовуйте розділення на рівні модуля, щоб перервати наступний шлях поширення. Геометрія бар’єру повинна враховувати стінки модуля, щілини, структурні інтерфейси та ймовірний напрямок вентиляційних отворів, а не просто розміщувати лист між двома корпусами модулів.

Компанія Saint-Gobain визначає тепловідвідні прокладки як для амортизації клітин, так і для розміщення між модулями, ілюструючи, як стратегія бар’єру може виходити за межі окремих клітин.^[2]

Чи потрібна теплоізоляція кришки батареї?

Стратегія бар’єру, зосереджена лише між осередками, може залишити кришку упаковки під дією реактивного полум’я, гарячих газів і викинутих частинок.

Оцініть кришку упаковки та корпус як окремі зони захисту від перегріву. UL Solutions зазначає, що теплові розбіги батареї можуть створювати струменеве полум’я, тиск і частки, здатні руйнувати захисний матеріал корпусу.^[3]

Ось чому міжкамерну ізоляцію та захист корпусу не слід розглядати як взаємозамінні. Термічний і механічний вплив може бути самим різним.

Як інженерам вирішувати розміщення бар’єрів?

Додавання ізоляції скрізь може збільшити вагу, вартість і стиснення без контролю домінуючого механізму поширення.

Намалюйте термічну подію перед визначенням вирізаних частин. Визначте комірку-ініціатор, сусідні комірки, напрямок вентиляційних отворів, межі модулів, шини, конструкції охолодження, кришку упаковки та потенційні шляхи полум’я чи газу.

Тоді товщину бар’єру та матеріал можна оптимізувати для кожного місця, а не змушувати одну ізоляційну плівку виконувати всі функції.

Потрібна допомога, щоб перетворити схему батареї на вирізані ізоляційні частини?

Надішліть Fuqiang своє розташування комірки, креслення модуля, наявні зазори, напрямок вентиляційних отворів та вимоги до ізоляції. Наша команда інженерів може перевірити розташування бар’єрів між комірками, на рівні модуля та на рівні упаковки та підготувати зразки для перевірки.

FAQ

Де має бути ізоляція між елементами акумулятора?

Його слід розташувати на межах клітинок, де він може зменшити передачу тепла до сусідніх клітинок, забезпечуючи необхідне стиснення та рух клітинок.

Що таке міжклітинний тепловий бар’єр?

Це матеріал, розміщений між сусідніми комірками, щоб зменшити передачу тепла та допомогти запобігти перегріванню в одній комірці від наступної.

Що таке міжмодульний бар’єр?

Це термозахист або протипожежний захист, розташований між модулями батарей, щоб допомогти обмежити поширення за межі ураженого модуля.

Чи повинна ізоляція батареї електромобіля покривати весь блок?

Не обов'язково. Розташування бар’єру повинно відповідати термічним, пожежним, електричним і вентиляційним ризикам. Додавання матеріалу там, де він забезпечує слабкий захист, може невиправдано збільшити масу та вартість.

Чи достатньо міжклітинної ізоляції, щоб зупинити поширення тепла?

Не завжди. Конструкція упаковки повинна також враховувати вихідні гази, полум'я, структурну провідність, межі модулів і захист корпусу.

15-річна перспектива автомобільних джгутів і акумуляторів електромобілів

Після 15 років роботи з автомобільними електричними системами я підходжу до ізоляції батареї так само, як до захисту джгутів: розміщуйте захист там, де насправді поширюється енергія відмови. Правильне розміщення може бути таким же важливим, як теплопровідність або температурна здатність, надрукована в технічному паспорті матеріалу.

Авторитетні посилання

[1] Аерогелі Aspen — теплові бар’єри між комірками для акумуляторів електромобілів

[2] Saint-Gobain — термостійкі комірки та модулі серії TRP

[3] Рішення UL — Теплова оцінка корпусу акумулятора