Sa disenyo ng battery pack, ang foam ay maaaring mukhang medyo simpleng cushioning layer.

Gayunpaman, sa pagsasagawa, ang pagpili ng tamang foam ay maaaring maging isang mas kumplikadong desisyon sa engineering.

Gaano dapat kakapal ang foam?

Dapat mo bang piliin ang 1 mm, 2 mm, o 3 mm?

Ang mas mataas ba na density ay palaging nagbibigay ng mas mahusay na suporta?

Ang mas malambot na foam ba ay mas mahusay sa pagtanggap ng pagpapalawak ng cell?

At marahil ang pinakamahalaga:

Gaano karaming compressive force ang ibibigay ng foam sa buhay ng serbisyo nito?

Ang mga tanong na ito ay hindi masasagot sa pamamagitan lamang ng kapal o density.

Para sa mga application ng compression ng battery pack, ang mas mahalagang mga salik ay ang gawi ng compression ng foam , puwersa ng compression, pagbawi, pagpapahinga ng stress, at pangmatagalang pagganap ng compression.

1. Bakit Ginagamit ang Foam sa mga Battery Pack?

Ang mga cell ng Lithium-ion ay hindi dimensional na static na mga bahagi.

Sa panahon ng pag-charge at pagdiskarga, ang mga cell ay maaaring sumailalim sa mga pagbabago sa kapal. Depende sa kimika ng cell, konstruksiyon, at kondisyon ng pagtanda, ang hindi maibabalik na pamamaga ay maaari ring bumuo sa paglipas ng panahon.

Ito ay partikular na mahalaga para sa pouch at prismatic na mga cell, kung saan kailangang pamahalaan ang mga pagbabago sa dimensyon sa loob ng module ng baterya o istraktura ng pack.

Makakatulong ang isang compression foam layer:

• I-accommodate ang mga pagkakaiba-iba ng kapal ng cell

• Panatilihin ang kinokontrol na presyon ng contact

• Magbayad para sa mga pagpapahintulot sa pagpupulong

• Bawasan ang relatibong paggalaw sa pagitan ng mga bahagi

• Magbigay ng cushioning laban sa vibration at mekanikal na epekto

• Panatilihin ang mekanikal na suporta habang nagbabago ang mga sukat ng cell

Samakatuwid, ang foam sa loob ng battery pack ay hindi dapat ituring na isang materyal na pangpuno ng puwang.

Ito ay isang functional na mekanikal na bahagi na nakikipag-ugnayan sa cell sa buong buhay ng pagpapatakbo ng baterya.

Ito ang dahilan kung bakit ang mga materyales sa compression ng baterya ay madalas na sinusuri gamit ang mga parameter tulad ng Compression Force Deflection (CFD) sa halip na kapal at density lamang.

2. Isang Karaniwang Maling Palagay: Nagbibigay ba ang Mas Makapal na Foam ng Mas Mahusay na Cushioning?

Hindi naman kailangan.

Ipagpalagay na ang disenyo ng battery pack ay may 2 mm na available na puwang.

Maaaring mukhang makatwirang pumili ng 3 mm foam at i-compress ito sa magagamit na espasyo. Ang isang mas makapal na foam ay maaaring lumitaw upang magbigay ng mas maraming lugar para sa cushioning.

Gayunpaman, ang kapal ay naglalarawan lamang ng geometry ng materyal.

Ang aktwal na nararanasan ng cell ay ang compressive force na nabuo ng foam sa isang partikular na antas ng compression.

Halimbawa, ang dalawang foam ay maaaring parehong may paunang kapal na 3 mm:

• Ang foam A ay maaaring makabuo ng medyo mataas na compressive force sa panahon ng compression.

• Ang foam B ay maaaring makabuo ng mas mababa at mas unti-unting puwersa ng compressive.

Kahit na ang kanilang kapal ay magkapareho, ang kanilang epekto sa cell ay maaaring ibang-iba.

Nalalapat ang parehong prinsipyo kapag inihambing ang iba't ibang kapal ng parehong materyal.

Ang mas makapal na foam ay maaaring magbigay ng higit na kapasidad sa pag-displace, ngunit kung ito ay bumubuo ng labis na puwersa ng compressive sa antas ng operating compression, maaaring hindi ito angkop para sa aplikasyon.

Samakatuwid, ang pangunahing tanong ay hindi:

'Gaano dapat kakapal ang foam?'

ito ay:

'Anong compressive force ang bubuo ng foam sa aktwal na operating compression range?'

3. Aling Mga Parameter ng Foam ang Mahalaga sa Mga Application ng Battery Pack?

Kapag sinusuri ang compression foam para sa isang battery pack, maraming mga parameter ang dapat isaalang-alang nang magkasama.

3.1 Compression Force Deflection (CFD)

Ang Compression Force Deflection, o CFD, ay naglalarawan sa puwersa na nabuo ng isang foam kapag ito ay na-compress sa isang partikular na deflection.

Halimbawa:

• 10% compression

• 25% compression

• 50% compression

Ang nagresultang puwersa sa bawat antas ng compression ay nagbibigay ng mas malinaw na larawan ng mekanikal na pag-uugali ng materyal kaysa sa density lamang.

Para sa mga application ng baterya, ang layunin ay karaniwang hindi piliin ang pinakamahirap na materyal na magagamit.

Sa halip, ang foam ay dapat magbigay ng angkop at kontroladong compressive na tugon sa loob ng pinapayagang hanay ng presyon ng cell.

Ginagawa nitong mahalagang bahagi ng pagpili ng materyal ang compression curve.

3.2 Compression Curve

Ang isang halaga ng CFD ay hindi palaging nagbibigay ng sapat na impormasyon.

Halimbawa, ang isang supplier ay maaaring magbigay ng:

Lakas ng Compression @ 25% = XX kPa

Kapaki-pakinabang ang value na ito, ngunit paano kung ang aktwal na application ay gumagana sa pagitan ng 10% at 40% compression?

Ang pag-uugali ng foam sa buong hanay ng compression ay maaaring mas mahalaga kaysa sa pagganap nito sa isang partikular na punto ng pagsubok.

Isaalang-alang ang dalawang hypothetical na materyales:

Ang dalawang materyales ay maaaring magpakita ng magkatulad na pagganap sa 25% compression.

Gayunpaman, ang kanilang pag-uugali ay maaaring maging makabuluhang naiiba sa mas mataas na antas ng compression.

Kung pinapataas ng pagpapalawak ng cell ang compression ng foam sa panahon ng serbisyo, ang pagkakaibang ito ay maaaring maging mahalaga sa pangkalahatang disenyo ng pack.

Para sa kadahilanang ito, dapat suriin ng mga inhinyero ang pag-uugali ng force-deflection sa inaasahang hanay ng compression , sa halip na umasa sa isang punto ng data.

4. Pangmatagalang Compression: Mapapanatili ba ng Foam ang Puwersa Nito?

Ang paunang pagganap ng compression ay bahagi lamang ng equation.

Ang isang battery pack ay inaasahang gagana sa pamamagitan ng paulit-ulit na pag-charge at pagdiskarga.

Ang cell ay maaaring lumawak at umulit nang paulit-ulit, habang ang pangmatagalang pagtanda ay maaaring magpakilala ng mga karagdagang pagbabago sa dimensyon.

Samakatuwid, ang foam ay kailangang mapanatili ang mekanikal na pag-andar nito sa paglipas ng panahon.

Dito ang stress relaxation at compression set . nagiging mahalaga

Stress Relaxation

Ang stress relaxation ay nangyayari kapag ang isang materyal ay hawak sa isang medyo pare-pareho ang pagpapapangit habang ang puwersa na nabuo nito ay unti-unting bumababa sa paglipas ng panahon.

Halimbawa:

Ang foam ay maaaring makabuo ng 100 kPa sa isang partikular na antas ng compression.

Pagkatapos manatiling naka-compress sa loob ng mahabang panahon, maaaring bumaba ang puwersa.

Kung ang orihinal na disenyo ay isinasaalang-alang lamang ang paunang puwersa ng compression, ang aktwal na pangmatagalang pagganap ay maaaring mag-iba mula sa unang resulta ng pagsubok.

Compression Set

Inilalarawan ng hanay ng compression ang pagkahilig ng materyal na mapanatili ang permanenteng pagpapapangit pagkatapos ma-compress.

Maaaring bawasan ng mataas na compression set ang kakayahan ng materyal na mabawi ang orihinal na kapal nito at mapanatili ang pare-parehong mekanikal na suporta.

Para sa mga application ng compression ng baterya, ang parehong mga katangian ay dapat na isaalang-alang kapag sinusuri ang pangmatagalang pagganap.

5. Lagi bang Nagbibigay ng Mas Mahusay na Pamamahala sa Pagpapalawak ng Cell ang Softer Foam?

Muli, hindi kinakailangan.

Nakatutukso na ipagpalagay na ang mas malambot na foam ay awtomatikong magiging mas mahusay dahil maaari itong tumanggap ng higit pang pagpapalawak.

Gayunpaman, ang isang sobrang malambot na materyal ay maaaring hindi magbigay ng sapat na mekanikal na suporta.

Sa kabilang banda, ang isang labis na matigas na materyal ay maaaring makabuo ng labis na puwersa ng compressive habang lumalawak ang cell.

Ang layunin ay upang mahanap ang naaangkop na balanse sa pagitan ng:

Pagpapalawak ng cell
→ Kapal ng foam
→ Compression ratio
→ Compression force
→ Recovery
→ Pangmatagalang pagpapanatili ng puwersa

Ito ang dahilan kung bakit ang pagpili ng foam ng pack ng baterya ay pangunahing isang problema sa pagtutugma ng makina , sa halip na isang simpleng desisyon sa katigasan ng materyal.

6. Bakit Isinasaalang-alang ang Microcellular PU Foam para sa Mga Aplikasyon ng Baterya?

Maaaring i-engineered ang microcellular polyurethane (PU) foam upang magbigay ng iba't ibang katangian ng compression at pagbawi.

Depende sa pormulasyon at istraktura, ang microcellular PU foam ay maaaring mag-alok ng kumbinasyon ng:

• Kinokontrol na compression

• Cushioning

• Nababanat na pagbawi

• Pamamahala ng vibration

• Pamamahagi ng stress

• Pangmatagalang pagganap ng compression

Ginagawa ng mga katangiang ito ang microcellular PU foam na isang potensyal na solusyon sa materyal para sa mga aplikasyon tulad ng:

• Mga pack ng baterya ng EV

• Mga module ng baterya

• Pouch cell compression

• Cell-to-cell cushioning

• Cell-to-module cushioning

• Pamamahala ng pagpapalawak ng baterya

Gayunpaman, ang 'PU foam' mismo ay hindi isang sapat na detalye ng materyal.

Ang iba't ibang mga PU foam ay maaaring magkaroon ng makabuluhang pagkakaiba:

• Densidad

• Katigasan

• Istraktura ng cell

• Lakas ng compression

• Pag-uugali sa pagbawi

• Set ng compression

• Pagganap ng temperatura

Samakatuwid, ang tamang tanong ay hindi:

'Maaari bang gamitin ang PU foam sa isang battery pack?'

Ang mas kapaki-pakinabang na tanong ay:

'Aling PU foam ang nagbibigay ng compression behavior na kinakailangan ng partikular na disenyo ng baterya?'

7. Isang Praktikal na Diskarte sa Pagpili ng Battery Pack Foam

Kung kasalukuyan mong sinusuri ang compression foam para sa isang application ng baterya, magsimula sa aktwal na mga kondisyon ng pagpapatakbo sa halip na sa detalye ng foam.

Hakbang 1: Tukuyin ang Uri ng Cell

Tukuyin kung ang application ay gumagamit ng:

• Mga cell ng pouch

• Prismatic na mga cell

• Mga cylindrical na selula

Ang mga mekanikal na kinakailangan ay maaaring mag-iba nang malaki sa pagitan ng iba't ibang disenyo ng cell.

Hakbang 2: Tukuyin ang Magagamit na Gap

Halimbawa:

Magagamit na puwang: 2.5 mm

Ang magagamit na espasyo ay isa sa mga pangunahing salik na tumutukoy sa kinakailangang kapal ng bula.

Hakbang 3: Tukuyin ang Target na Compression

Tukuyin kung magkano ang foam ay mai-compress sa panahon ng pagpupulong at operasyon.

Halimbawa:

Paunang compression: 20–30%

Ang aktwal na halaga ay dapat matukoy ng partikular na disenyo ng baterya sa halip na maglapat ng isang pangkalahatang target.

Hakbang 4: Tukuyin ang Kinakailangang Compression Force

Ito ay isa sa pinakamahalagang mga parameter.

Sa halip na sabihin lang sa supplier ng foam:

'Kailangan namin ng malambot na foam.'

Mas kapaki-pakinabang na tukuyin ang kinakailangang puwersa ng compression o hanay ng presyon.

Hakbang 5: Isaalang-alang ang Pagpapalawak ng Cell

Tantyahin kung paano maaaring magbago ang kapal ng cell sa panahon ng operasyon at pagtanda.

Pagkatapos ay dapat suriin ang foam sa katumbas na hanay ng compression.

Hakbang 6: Suriin ang Pangmatagalang Pagganap

Isaalang-alang:

• Set ng compression

• Pagpapahinga ng stress

• Pagbawi

• Paglaban sa temperatura

• Pagganap ng compression cycling

Hakbang 7: Piliin ang Kapal at Densidad ng Foam

Pagkatapos lamang na maunawaan ang mga parameter sa itaas ay dapat tapusin ang kapal at density.

Sa madaling salita:

Huwag magsimula sa kapal at pagkatapos ay maghanap ng foam.

Magsimula sa mga mekanikal na kinakailangan , pagkatapos ay tukuyin kung aling pagbuo ng foam at kapal ang makakatugon sa kanila.

8. Anong Impormasyon ang Dapat Mong Ibigay Kapag Humihiling ng Mga Sample ng Foam ng Baterya?

Isang pangkalahatang pagtatanong tulad ng:

'Mangyaring magrekomenda ng foam para sa mga application ng baterya ng EV.'

karaniwang hindi nagbibigay ng sapat na impormasyon para sa isang makabuluhang materyal na rekomendasyon.

Ang isang mas kapaki-pakinabang na teknikal na pagtatanong ay kinabibilangan ng:

Application: Cell-to-cell / cell-to-module compression pad

Uri ng cell: Pouch / Prismatic / Cylindrical

Available na gap: XX mm

Target na kapal ng foam: XX mm

Paunang compression: XX%

Kinakailangang puwersa ng compression: XX–XX kPa

Temperatura sa pagpapatakbo: XX–XX °C

Compression cycling: XX cycle

Kinakailangang hanay ng compression: XX%

Mga karagdagang kinakailangan: Flame retardancy, electrical insulation, thermal resistance, adhesive backing, die-cutting, o iba pang mga kinakailangan

Kung mas malinaw na tinukoy ang mga kondisyon ng aplikasyon, mas tumpak na masusuri ng supplier ng foam ang mga potensyal na materyales.

9. Paano Suriin ang isang Battery Compression Foam mula sa isang Supplier

Kapag naghahambing ng iba't ibang mga materyales, madaling tumuon sa mga unang numero sa isang teknikal na sheet ng data:

Densidad.
kapal.
Katigasan.

Ang mga parameter na ito ay kapaki-pakinabang, ngunit hindi nila sinasabi ang kumpletong kuwento.

Para sa isang compression application, kadalasan ay mas kapaki-pakinabang na humingi ng:

• Data ng Compression Force Deflection

• Force-deflection curves

• Data ng hanay ng compression

• Data ng pagpapahinga ng stress

• Mga katangian ng pagbawi

• Pagganap ng temperatura

• Pangmatagalang pagganap ng compression

• Sample na pagsubok sa ilalim ng aktwal na mga kondisyon ng aplikasyon

Ang diskarte na ito ay nagbibigay-daan sa mga inhinyero na suriin ang materyal batay sa pagganap ng pagganap nito , sa halip na ihambing lamang ang mga detalye ng catalog.

10. Isang Mas Magandang Paraan para Mag-isip Tungkol sa Pagpili ng Battery Pack Foam

Para sa mga application ng baterya, ang proseso ng pagpili ay maaaring gawing simple sa isang engineering chain:

Pag-uugali ng cell
↓
Magagamit na gap
↓
Kapal ng foam
↓
Compression ratio
↓
Compression force
↓
Stress relaxation / compression set
↓
Pangmatagalang mekanikal na pagganap

Ito ay isang mas kumpletong paraan upang suriin ang compression foam kaysa sa simpleng pagtatanong kung ang isang materyal ay 'malambot' o 'matigas.'

Para sa XY Foams, ang mga microcellular PU foam solution gaya ng serye ng INF ay maaaring masuri batay sa mga partikular na kinakailangan ng aplikasyon.

Ang pagpili ng materyal ay dapat na nakabatay sa kinakailangang hanay ng compression, puwersa ng compression, pag-uugali sa pagbawi, kundisyon ng temperatura, at pangmatagalang pagganap sa halip na sa grado ng produkto lamang.

Konklusyon: Ang Pagpili ng Foam ng Baterya ay Hindi Lamang Tungkol sa Kapal

Kung mayroong isang bagay na dapat tandaan kapag pumipili ng foam para sa isang battery pack, ito ay ito:

Ang mas makapal na foam ay hindi awtomatikong nangangahulugan ng mas mahusay na cushioning, at ang mas malambot na foam ay hindi awtomatikong nangangahulugan ng mas mahusay na pamamahala sa pagpapalawak.

Ang tamang materyal ay kailangang tumugma sa aktwal na mekanikal na pag-uugali ng sistema ng baterya.

Ang mga pangunahing katanungan ay:

• Gaano kalaki ang cell?

• Ano ang magagamit na puwang?

• Anong compression range ang mararanasan ng foam?

• Anong compressive force ang katanggap-tanggap?

• Paano mababawi ang bula?

• Gaano karaming puwersa ang mananatili pagkatapos ng pangmatagalang compression?

• Paano makakaapekto ang temperatura at pagbibisikleta sa pagganap nito?

Samakatuwid, dapat pumili ng angkop na foam ng compression ng baterya batay sa gawi ng compression at pangmatagalang pagganap , hindi sa kapal o density lamang.

Para sa mga developer ng battery pack na sinusuri ang compression foam, ang pagbibigay ng uri ng cell, available na gap, target na compression, kinakailangang puwersa ng compression, temperatura ng pagpapatakbo, at pangmatagalang mga kinakailangan sa pagganap ay ang pinakamahusay na panimulang punto.

Dahil sa isang battery pack, ang pinakamahalagang tanong ay hindi kung gaano kakapal ang foam.

Ito ay kung paano kumikilos ang foam kapag lumawak ang cell—at kung paano nagbabago ang pag-uugaling iyon sa paglipas ng buhay ng baterya.