Lượt xem: 0 Tác giả: Site Editor Thời gian xuất bản: 2026-07-05 Nguồn gốc: Địa điểm
Nếu các tế bào pin EV được đóng gói chặt chẽ mà không có rào cản nhiệt phù hợp, thì một tế bào quá nóng có thể truyền nhiệt sang các tế bào lân cận, kích hoạt sự lan truyền nhiệt, làm hỏng bộ pin và gây ra nguy cơ hỏa hoạn nghiêm trọng.
Giải pháp hiệu quả nhất là đặt các miếng đệm cách nhiệt aerogel của pin EV giữa các tế bào, mô-đun, vùng thanh cái hoặc các điểm nóng ở cấp độ gói để làm chậm quá trình truyền nhiệt, hấp thụ ứng suất nén và giúp kiểm soát sự truyền nhiệt.
Tấm cách nhiệt aerogel của pin EV là vật liệu cách nhiệt siêu nhẹ được sử dụng bên trong bộ pin lithium-ion. Chúng đặc biệt có giá trị trong các gói xe điện mật độ cao, nơi mỗi milimet đều ảnh hưởng đến mật độ năng lượng, độ an toàn và độ tin cậy lắp ráp.
Nguồn hình ảnh: Aspen Aerogels Tài nguyên kỹ thuật rào cản nhiệt PyroThin.[1]
Nếu thuật ngữ 'tấm aerogel' được coi là vật liệu cách nhiệt bằng bọt hoặc xốp thông thường thì bộ pin có thể mất đi khả năng bảo vệ quan trọng chống lại sự truyền nhiệt, thay đổi độ nén và sự lan truyền nhiệt.
Câu trả lời đúng là tấm cách nhiệt aerogel của pin EV là một tấm chắn nhiệt mỏng, nhẹ được làm từ vật liệu gốc aerogel và được thiết kế để bảo vệ tế bào, mô-đun hoặc gói lithium-ion.
Aspen Aerogels mô tả PyroThin là một lớp cách nhiệt và chống cháy siêu mỏng, nhẹ được thiết kế để giảm thiểu sự thoát nhiệt ở cấp độ tế bào, mô-đun và gói hàng rào.[1] Trong thiết kế pin thực tế, những miếng đệm này nằm ở nơi nhiệt phải bị trì hoãn, chặn hoặc chuyển hướng.
Vị trí pin |
Rủi ro chính |
Chức năng đệm Airgel |
Giá trị kỹ thuật |
|---|---|---|---|
Giữa các tế bào |
Sự truyền nhiệt từ tế bào đến tế bào |
Làm chậm quá trình truyền nhiệt từ tế bào bị hỏng |
Cải thiện giới hạn an toàn ở cấp độ gói |
Giữa các module |
Cháy lan từ mô-đun này sang mô-đun khác |
Tạo vùng rào cản nhiệt |
Hỗ trợ chiến lược ngăn chặn |
Dưới thanh cái hoặc vùng kết nối |
Nồng độ nhiệt cục bộ |
Cung cấp hỗ trợ cách nhiệt và khoảng cách |
Giảm rủi ro chuyển điểm nóng |
Bìa gói hoặc tường bên |
Lửa bên ngoài hoặc nhiệt tác động |
Thêm bảo vệ nhiệt thụ động |
Tăng cường kiến trúc an toàn gói |
Khu vực ngăn xếp nén |
Tế bào sưng lên và thay đổi áp suất |
Hoạt động với thiết kế đệm nén |
Duy trì tiếp xúc cơ học ổn định |
Nếu bộ pin năng lượng cao chỉ dựa vào khả năng làm mát bằng chất lỏng và giám sát BMS, nó có thể phát hiện lỗi nhưng vẫn không thể làm chậm quá trình truyền nhiệt về mặt vật lý khi tế bào bước vào trạng thái thoát nhiệt.
Giải pháp tốt hơn là kết hợp quản lý nhiệt chủ động với các miếng cách nhiệt aerogel thụ động, để gói hàng có cả khả năng kiểm soát giám sát và khả năng chống lan truyền vật lý.
Sự thoát nhiệt không chỉ là vấn đề về nhiệt độ; đó là một vấn đề phản ứng dây chuyền. Một miếng đệm aerogel tốt giúp bộ pin có nhiều thời gian hơn bằng cách giảm sự dẫn nhiệt từ tế bào ban đầu sang các tế bào gần đó.
Sai: giả sử chỉ riêng tấm làm mát có thể ngăn chặn mọi hiện tượng nhiệt. Đúng: sử dụng kết hợp các rào cản làm mát, thông gió, cảm biến, logic BMS và aerogel.
Nếu nhiệt di chuyển quá nhanh qua ngăn xếp pin, các ô lân cận có thể đạt đến nhiệt độ nguy hiểm trước khi BMS, tấm làm mát hoặc đường thông hơi có thể kiểm soát được sự kiện.
Giải pháp trực tiếp là sử dụng cấu trúc xốp nano của aerogel để hạn chế sự chuyển động của khí và giảm sự truyền nhiệt dẫn qua lớp cách nhiệt.
NASA giải thích rằng aerogel cực kỳ xốp, mật độ rất thấp và có hiệu quả cao trong việc ngăn chặn sự truyền nhiệt vì lỗ chân lông của chúng nằm trong phạm vi nanomet.[2] Điều này làm cho aerogel trở nên có giá trị khi lớp cách nhiệt mỏng phải hoạt động tốt hơn bọt polyme thông thường.
Nguồn ảnh: Nghiên cứu vật liệu cách nhiệt aerogel của NASA.[2]
Nếu bộ dây điện áp cao, bộ dây cảm biến hoặc lớp cách điện của thanh cái được định tuyến quá gần đường truyền nhiệt, lớp cách điện có thể bị suy giảm, các đầu nối có thể bị lỏng và tín hiệu chẩn đoán có thể không hoạt động khi xảy ra sự cố.
Giải pháp tốt hơn là thiết kế các tấm cách nhiệt aerogel cùng với hệ thống dây điện HV, đường dây cảm biến điện áp, cảm biến nhiệt độ, vỏ thanh cái và chiến lược niêm phong gói.
An toàn pin không chỉ là hóa học tế bào. Đây là một thiết kế toàn hệ thống bao gồm các rào chắn tế bào, định tuyến khai thác điện áp cao, kênh thông gió, vị trí cảm biến, nối đất, che chắn và bảo vệ đầu nối.
Khu vực khai thác |
Rủi ro nhiệt |
Hỗ trợ đệm Airgel |
Nhắc nhở thiết kế |
|---|---|---|---|
Lối ra cáp HV |
Thiệt hại nhiệt trong quá trình thông hơi tế bào |
Tạo sự tách biệt khỏi vùng nóng |
Sử dụng ống bọc chịu nhiệt và vòng đệm thích hợp |
Khai thác cảm biến điện áp |
Mất tín hiệu trong quá trình làm nóng mô-đun |
Bảo vệ dây điện thấp gần đó |
Tránh xa đường thông hơi và các cạnh sắc của thanh cái |
Dây cảm biến nhiệt độ |
Đọc sai hoặc hư dây |
Kiểm soát sự tiếp xúc với nhiệt gần mặt tế bào |
Không chặn liên lạc cảm biến cần thiết |
Vùng phủ thanh cái |
Nồng độ hồ quang và nhiệt |
Thêm lớp cách nhiệt thụ động |
Duy trì đường dây, khe hở và thiết kế điện môi |
Nếu miếng đệm được chọn sau khi bố trí gói đã bị đóng băng, kỹ sư có thể bị ép vào độ dày kém, độ nén kém, lỗ thông hơi bị chặn hoặc khoảng hở dây đai không an toàn.
Giải pháp tốt nhất là sớm mời nhà cung cấp đệm aerogel và nhà cung cấp bộ dây điện trong quá trình bố trí mô-đun, định tuyến điện áp cao và mô phỏng truyền nhiệt.
Một quy trình lựa chọn tốt bắt đầu với định dạng tế bào, hóa học, mật độ năng lượng, độ dày gói mục tiêu, lực nén, vị trí tấm làm mát, hướng thông hơi và mục tiêu kiểm tra an toàn. Bảng này phải được xác thực trong ngăn xếp mô-đun thực, không chỉ trên mẫu phòng thí nghiệm phẳng.
Để đánh giá nhanh, hãy gửi kích thước ô, bản vẽ mô-đun, độ dày mục tiêu, phạm vi nén, sự kiện nhiệt độ tối đa và khối lượng hàng năm. Một mẫu aerogel cắt khuôn nhỏ có thể giúp xác nhận sự phù hợp trước khi sản xuất hàng loạt dụng cụ.
Airgel được sử dụng vì nó cung cấp khả năng cách nhiệt mạnh mẽ ở dạng nhẹ và mỏng. Điều này giúp các kỹ sư pin bảo vệ các tế bào mà không lãng phí quá nhiều không gian đóng gói.
Miếng đệm Airgel không ngăn được mọi tế bào bị hỏng. Mục đích của chúng là làm chậm hoặc giúp ngăn chặn sự truyền nhiệt từ một tế bào bị hỏng sang các tế bào lân cận, tùy thuộc vào thiết kế bao bì hoàn chỉnh.
Chúng có thể được đặt giữa các ô, giữa các mô-đun, gần thanh cái, bên dưới nắp gói, bên cạnh đường thông hơi hoặc trong vùng rào cản cấp gói.
Nhiều miếng pin aerogel được thiết kế với hiệu suất cách điện, nhưng độ bền điện môi chính xác phụ thuộc vào cấu trúc sản phẩm và phương pháp thử nghiệm. Luôn kiểm tra bảng dữ liệu của nhà cung cấp.
Tấm cách nhiệt aerogel của pin EV không chỉ là những tấm mềm đặt giữa các tế bào. Chúng là những rào cản nhiệt quan trọng về mặt an toàn phải hoạt động với hóa học tế bào, thông gió, nén, làm mát, thanh cái, cảm biến, đầu nối và định tuyến khai thác điện áp cao.
Sau 15 năm làm việc với bộ dây điện ô tô, cụm cáp ắc quy EV, kết nối điện áp cao và hệ thống điện xe tùy chỉnh, quy tắc hiện trường của tôi rất đơn giản: an toàn ắc quy không bao giờ được tạo ra chỉ bởi một vật liệu; nó được tạo ra bằng cách mọi vật liệu, dây điện, đầu nối và đường dẫn nhiệt hoạt động cùng nhau. Nếu dự án pin EV của bạn cần miếng cách nhiệt aerogel, bảo vệ bộ dây HV, cách điện thanh cái hoặc xem xét rào cản nhiệt ở giai đoạn mẫu, hãy gửi bố cục tế bào, cấp điện áp, đường dẫn định tuyến và mục tiêu xác thực trước khi sản xuất. Một mẫu nhỏ và việc xem xét kỹ thuật sớm có thể ngăn ngừa lỗi ở mức gói lớn hơn nhiều sau này.
Aspen Aerogels, 'Rào cản thoát nhiệt PyroThin dành cho xe điện.' Aspen Aerogels PyroThin
NASA, 'Aerogel: Mỏng hơn, Nhẹ hơn, Mạnh hơn.' Nghiên cứu Aerogel của NASA
Viện nghiên cứu Tây Nam, 'Thử nghiệm pin tiêu chuẩn UL 2580.' Kiểm tra pin SwRI UL 2580
SAE International, 'Thử nghiệm an toàn và lạm dụng hệ thống lưu trữ năng lượng có thể sạc lại trên xe điện và xe hybrid SAE J2464.' SAE J2464
Aspen Aerogels, 'Giảm thiểu sự thoát nhiệt cho xe điện.' Rào cản nhiệt pin Aspen Aerogels
Phần phụ của NASA, 'Sứ mệnh cách nhiệt của Aerogel và sản phẩm tiêu dùng.' Các ứng dụng của NASA Spinoff Aerogel
