Який термозахисний бар’єр найкращий для акумуляторів електромобілів: слюда, аерогель чи керамічний композит? 

Вибір теплового бар’єру акумулятора електромобіля лише за максимальною температурою може зробити батарею вразливою до розповсюдження від клітинки до клітинки, струменів полум’я, ерозії частинок або електричних збоїв.

Правильний матеріал залежить від того, де встановлено бар’єр і що він повинен робити як під час нормальної роботи акумулятора, так і під час перегріву. Аерогель є особливо привабливим для тонкої термостійкості між комірками, слюда забезпечує надійну електричну та високотемпературну ізоляцію, тоді як керамічні композитні матеріали можуть забезпечити надійний вогнезахист та тепловий захист у модульних і пакетних додатках.

Тому немає універсального переможця в порівнянні аерогелю та слюди . Перш ніж вибрати матеріал, фахівець з виробництва батарей повинен спочатку визначити температурний вплив, товщину, стиснення, вимоги до діелектрика та місце встановлення.

Чим відрізняються слюдяні, аерогелеві та керамічні композитні бар’єри?

Заміна одного матеріалу іншим лише за показниками теплопровідності може вирішити одну проблему, створюючи проблему упаковки, стиснення чи електричної ізоляції.

Порівнюйте матеріали за функціями, а не за назвою матеріалу. Аерогель може забезпечити високий термічний опір у тонкому міжклітинному просторі; слюда широко підходить для електроізоляції та вогнестійких бар'єрів; Композитні матеріали на основі кераміки стають привабливими там, де має значення сильний термічний вплив і структурний бар’єр.

Коли аерогель кращий за слюду між елементами батареї?

Використання бар’єру, який проводить занадто багато тепла через вузький проміжок клітини, може дозволити несправній клітині нагрівати сусідню досить швидко, щоб сприяти поширенню.

Аерогель стає особливо цікавим там, де високий термічний опір повинен поміститися в тонкий простір між комірками. Комерційні аерогелеві бар’єри для електромобілів також можуть бути сконструйовані відповідно до поведінки стиснення, щоб прокладка працювала як під час нормального набухання клітин, так і під час аномального термічного впливу.^[1]

Компанія Aspen Aerogels повідомила про приклад міні-модуля з використанням двох призматичних осередків ємністю 62 А·год з бар’єром PyroThin 2,35 мм із деформацією приблизно 50%. У цьому конкретному тесті сусідня комірка не зазнала теплової розбіжності, хоча Аспен чітко зазначає, що установка ізолювала деякі вторинні шляхи розповсюдження, знайдені в повній упаковці.^[2]

Цей результат не слід перетворювати на універсальне 'правило аерогелю 2,35 мм'. Хімічний склад клітини, енергія, відстань, стиснення та механізми поширення відрізняються залежно від конструкції батареї.

Коли слюда та керамічні композити є кращим вибором?

Скрізь використання м’якого матеріалу для стиснення осередків може залишити шини, межі модулів або кришки пакетів без необхідного електричного чи структурного бар’єру.

Використовуйте слюдяні або керамічні композитні матеріали, де конструкція потребує високотемпературної електричної ізоляції, вогнестійкості або більш структурно стабільного бар’єру. Слюда може бути особливо корисною навколо високовольтних провідників, збірних шин, модульних конструкцій та ізоляції на рівні упаковки.

Кераміфіковані силіконові композити забезпечують інший шлях. Saint-Gobain, наприклад, перераховує кераміфіковані силіконові продукти для міжклітинних теплових прокладок і захисту упаковки, демонструючи, що система формування кераміки може поєднувати гнучкість під час складання із захисним бар’єром під час сильного теплового впливу.^[3]

Як вибрати термозахисний бар’єр?

Купівля матеріалу з найбільш вражаючою температурою не доводить, що акумуляторна батарея буде протистояти поширенню тепла.

Визначте фактичний ризик відмови та перевірте готову конструкцію. Враховуйте хімічний склад клітини, розташування бар’єру, доступну товщину, стиснення, діелектричні характеристики, вплив полум’я, удар часток і суміжні матеріали.

UL Solutions зазначає, що подія термічного розгону може включати високу температуру, тиск, струменеве полум’я та викинуті частинки, здатні руйнувати захисні матеріали. Тестування UL 2596 було розроблено для перевірки ефективності матеріалу проти цих комбінованих небезпек.^[4]

Порівнюєте слюдяні, аерогелеві та керамічні батареї?

Надішліть Fuqiang свій формат комірки, розташування бар’єру, доступну товщину, вимоги до стиснення та цільовий захист від тепла. Наша команда інженерів може переглянути варіанти вирізаних матеріалів і підготувати зразки прототипів для валідації акумуляторної батареї.

FAQ

Чи кращий аерогель за слюду для акумуляторів електромобілів?

Не повсюдно. Аерогель особливо корисний для тонких міжклітинних теплових бар’єрів, тоді як слюда може бути корисною там, де пріоритетними є електроізоляція, структурна стабільність і захист від високих температур.

Яка альтернатива слюдяному листу для ізоляції акумулятора?

Залежно від застосування альтернативи можуть включати аерогелеві бар’єри, кераміфіковані силіконові композити та інші системи ізоляції на керамічній основі. Заміна повинна бути обрана за функціональністю, а не лише за товщиною.

Чи може тепловий бар'єр зупинити розтікання акумулятора?

Бар'єр не зупиняє електрохімічний збій всередині клітини-ініціатора. Його роль полягає в зменшенні тепла та інших шляхів розповсюдження, щоб сусідні клітини мали меншу ймовірність увійти в теплову втечу.

Який найкращий матеріал для міжклітинного теплового захисту?

Універсального найкращого матеріалу не існує. Хімічний склад клітини, наявний проміжок, стиснення, термічний вплив і архітектура упаковки визначають відповідний бар’єр.

Чи можна використовувати слюду та аерогель в одному акумуляторі?

так Пакет може використовувати аерогель між осередками та слюдою або іншою високотемпературною ізоляцією в модулях, шинах або корпусах, коли інженерні вимоги виправдовують стратегію гібридного матеріалу.

15-річна перспектива автомобільних джгутів та ізоляції електромобілів

Після 15 років роботи над автомобільними джгутами та електричною ізоляцією електромобілів я зрозумів, що захист від перегріву слід розробляти залежно від місця розташування та типу несправності, а не репутації матеріалу. Найпотужніші акумуляторні батареї часто використовують різні матеріали для термостійкості на рівні елемента, високовольтної електричної ізоляції та протипожежного захисту на рівні акумулятора.

Авторитетні посилання

[1] Аерогелі Aspen — піротонкі термостійкі бар’єри від клітини до клітини

[2] Аерогелі Aspen — Тестування теплового розповсюдження від клітини до клітини

[3] Saint-Gobain — Захист акумулятора електромобіля від пожежі та поширення тепла

[4] Рішення UL — Теплова оцінка корпусу акумулятора