Lượt xem: 0 Tác giả: Site Editor Thời gian xuất bản: 20-09-2026 Nguồn gốc: Địa điểm
Việc chọn rào cản thoát nhiệt của pin EV chỉ bằng nhiệt độ tối đa có thể khiến gói dễ bị ảnh hưởng bởi sự truyền từ tế bào này sang tế bào khác, tia lửa, xói mòn hạt hoặc mất điện.
Vật liệu chính xác phụ thuộc vào vị trí lắp đặt rào chắn và những gì nó phải làm trong cả quá trình hoạt động bình thường của pin và sự kiện nhiệt. Airgel đặc biệt hấp dẫn đối với khả năng chịu nhiệt từ tế bào mỏng đến tế bào, mica cung cấp khả năng cách điện và nhiệt độ cao mạnh mẽ, trong khi vật liệu composite gốm có thể cung cấp khả năng chống cháy và nhiệt mạnh mẽ trong các ứng dụng ở cấp độ mô-đun và gói.
Do đó, không có người chiến thắng chung cuộc trong cuộc so sánh aerogel và mica . Trước tiên, kỹ sư pin phải xác định mức độ tiếp xúc với nhiệt, độ dày, độ nén, yêu cầu về điện môi và vị trí lắp đặt trước khi chọn vật liệu.
Chỉ thay thế vật liệu này bằng vật liệu khác về tính dẫn nhiệt có thể giải quyết được một vấn đề trong khi tạo ra vấn đề về đóng gói, nén hoặc cách điện.
So sánh các vật liệu theo chức năng thay vì tên vật liệu. Aerogel có thể cung cấp khả năng chịu nhiệt cao trong không gian mỏng giữa các tế bào; mica rất phù hợp làm hàng rào cách điện, chống cháy; vật liệu tổng hợp dựa trên gốm trở nên hấp dẫn khi tiếp xúc với nhiệt độ nghiêm trọng và hiệu suất rào cản cấu trúc.
Vật liệu |
Ứng dụng mạnh mẽ |
Vấn đề thiết kế cần kiểm tra |
|---|---|---|
aerogel |
Rào cản nhiệt giữa các tế bào |
Nén, độ dày và tích hợp |
Mica |
Cách điện và nhiệt độ cao |
Khả năng định hình, các cạnh và hình học lắp đặt |
Gốm tổng hợp |
Bảo vệ chống cháy và nhiệt |
Độ dày, tính linh hoạt và phương pháp sản xuất |
Việc sử dụng một rào cản dẫn quá nhiều nhiệt qua một khoảng trống tế bào hẹp có thể cho phép một tế bào bị lỗi làm nóng tế bào lân cận đủ nhanh để góp phần lan truyền.
Aerogel trở nên đặc biệt thú vị khi khả năng chịu nhiệt cao phải vừa với không gian mỏng giữa các tế bào. Các rào cản aerogel EV thương mại cũng có thể được thiết kế xung quanh hành vi nén để miếng đệm hoạt động trong quá trình phồng lên của tế bào bình thường cũng như trong sự kiện nhiệt bất thường.[1]
Aspen Aerogels đã báo cáo một ví dụ về mô-đun nhỏ sử dụng hai tế bào hình lăng trụ 62 Ah với hàng rào PyroThin 2,35 mm ở mức độ căng khoảng 50%. Tế bào liền kề đã không lọt vào vùng thoát nhiệt trong thử nghiệm cụ thể đó, mặc dù Aspen lưu ý rõ ràng rằng thiết lập đã cô lập một số đường truyền lan thứ cấp được tìm thấy trong một gói hoàn chỉnh.[2]
Kết quả đó không nên được chuyển đổi thành một quy tắc phổ quát 'quy tắc aerogel 2,35 mm'. Các cơ chế hóa học, năng lượng, khoảng cách, nén và lan truyền của tế bào khác nhau tùy theo thiết kế của pin.
Việc sử dụng vật liệu nén tế bào mềm ở mọi nơi có thể khiến thanh cái, ranh giới mô-đun hoặc vỏ gói không có rào cản điện hoặc cấu trúc mà chúng yêu cầu.
Sử dụng vật liệu composite mica hoặc gốm khi thiết kế cần cách điện ở nhiệt độ cao, chống cháy hoặc hàng rào ổn định về cấu trúc hơn. Mica có thể đặc biệt hữu ích xung quanh dây dẫn HV, thanh cái, cấu trúc mô-đun và cách điện ở cấp độ đóng gói.
Vật liệu tổng hợp silicone có thể gốm sứ cung cấp một con đường khác. Ví dụ, Saint-Gobain liệt kê các sản phẩm silicon có thể gốm hóa để làm miếng đệm thoát nhiệt từ tế bào này sang tế bào khác và bảo vệ gói, chứng minh rằng hệ thống tạo hình gốm có thể kết hợp tính linh hoạt trong quá trình lắp ráp với hàng rào bảo vệ khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.[3]
Việc mua vật liệu có công bố về nhiệt độ ấn tượng nhất không chứng minh được rằng bộ pin sẽ chống lại sự truyền nhiệt.
Xác định mức độ hư hỏng thực tế và xác nhận việc xây dựng đã hoàn thành. Xem xét tính chất hóa học của tế bào, vị trí rào cản, độ dày sẵn có, độ nén, hiệu suất điện môi, khả năng tiếp xúc với ngọn lửa, tác động của hạt và các vật liệu lân cận.
UL Solutions lưu ý rằng hiện tượng thoát nhiệt có thể liên quan đến nhiệt độ, áp suất cao, ngọn lửa giống tia phản lực và các hạt phóng ra có khả năng ăn mòn vật liệu bảo vệ. Thử nghiệm UL 2596 được phát triển để sàng lọc hiệu suất của vật liệu trước các mối nguy hiểm tổng hợp này.[4]
So sánh các rào cản pin Mica, Airgel và gốm?
Gửi cho Fuqiang định dạng ô, vị trí rào cản, độ dày sẵn có, yêu cầu nén và mục tiêu bảo vệ nhiệt. Nhóm kỹ thuật của chúng tôi có thể xem xét các lựa chọn vật liệu cắt khuôn và chuẩn bị mẫu nguyên mẫu để xác nhận bộ pin.
Không phổ biến. Airgel đặc biệt hữu ích cho các rào cản nhiệt mỏng từ tế bào này sang tế bào khác, trong khi mica có thể có lợi ở những nơi ưu tiên cách điện, độ ổn định cấu trúc và bảo vệ nhiệt độ cao.
Tùy thuộc vào ứng dụng, các lựa chọn thay thế có thể bao gồm các rào chắn aerogel, vật liệu tổng hợp silicon có thể gốm sứ và các hệ thống cách nhiệt dựa trên gốm khác. Việc thay thế phải được lựa chọn theo chức năng chứ không phải chỉ theo độ dày.
Một rào cản không ngăn được sự cố điện hóa bên trong tế bào khởi đầu. Vai trò của nó là giảm nhiệt và các con đường lan truyền khác để các tế bào lân cận ít có khả năng thoát ra khỏi nhiệt.
Không có vật liệu phổ quát tốt nhất. Hóa học tế bào, khoảng trống sẵn có, lực nén, tiếp xúc với nhiệt và cấu trúc gói xác định rào cản thích hợp.
Đúng. Một gói có thể sử dụng aerogel giữa các tế bào và mica hoặc vật liệu cách nhiệt nhiệt độ cao khác tại các vị trí mô-đun, thanh cái hoặc vỏ bọc khi các yêu cầu kỹ thuật phù hợp với chiến lược vật liệu lai.
Quan điểm khai thác dây điện ô tô và cách điện EV trong 15 năm
Sau 15 năm nghiên cứu về dây điện ô tô và vật liệu cách điện xe điện, tôi đã học được rằng bảo vệ thoát nhiệt phải được thiết kế theo vị trí và chế độ hư hỏng, chứ không phải theo danh tiếng vật liệu. Các bộ pin mạnh nhất thường sử dụng các vật liệu khác nhau để chịu nhiệt ở cấp độ tế bào, cách điện HV và chống cháy ở cấp độ gói.
[1] Aspen Aerogels - Rào cản nhiệt từ tế bào đến tế bào PyroThin
[2] Aspen Aerogels - Thử nghiệm truyền nhiệt từ tế bào đến tế bào
[3] Saint-Gobain — Bảo vệ chống cháy và truyền nhiệt cho pin EV
