बैटरी पैक डिज़ाइन में, फोम अपेक्षाकृत सरल कुशनिंग परत प्रतीत हो सकता है।

हालाँकि, व्यवहार में, सही फोम का चयन करना कहीं अधिक जटिल इंजीनियरिंग निर्णय हो सकता है।

फोम कितना मोटा होना चाहिए?

क्या आपको 1 मिमी, 2 मिमी, या 3 मिमी चुनना चाहिए?

क्या उच्च घनत्व हमेशा बेहतर समर्थन प्रदान करता है?

क्या नरम फोम कोशिका विस्तार को समायोजित करने में बेहतर है?

और शायद सबसे महत्वपूर्ण बात:

फोम अपने सेवा जीवन में कितना संपीड़न बल प्रदान करेगा?

इन प्रश्नों का उत्तर केवल मोटाई या घनत्व से नहीं दिया जा सकता।

बैटरी पैक संपीड़न अनुप्रयोगों के लिए, अधिक महत्वपूर्ण कारक फोम का संपीड़न व्यवहार, संपीड़न बल, पुनर्प्राप्ति, तनाव विश्राम और दीर्घकालिक संपीड़न प्रदर्शन हैं।.

1. बैटरी पैक में फोम का उपयोग क्यों किया जाता है?

लिथियम-आयन कोशिकाएं आयामी रूप से स्थिर घटक नहीं हैं।

चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान, कोशिकाओं की मोटाई में बदलाव हो सकता है। कोशिका रसायन विज्ञान, निर्माण और उम्र बढ़ने की स्थिति के आधार पर, समय के साथ अपरिवर्तनीय सूजन भी विकसित हो सकती है।

यह थैली और प्रिज्मीय कोशिकाओं के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहां बैटरी मॉड्यूल या पैक संरचना के भीतर आयामी परिवर्तनों को प्रबंधित करने की आवश्यकता होती है।

एक संपीड़न फोम परत मदद कर सकती है:

• सेल मोटाई भिन्नता को समायोजित करें

• नियंत्रित संपर्क दबाव बनाए रखें

• असेंबली सहनशीलता के लिए मुआवजा

• घटकों के बीच सापेक्ष गति कम करें

• कंपन और यांत्रिक प्रभाव के विरुद्ध कुशनिंग प्रदान करें

• सेल के आयाम बदलने पर यांत्रिक सहायता बनाए रखें

इसलिए, बैटरी पैक के अंदर फोम को केवल अंतराल भरने वाली सामग्री नहीं माना जाना चाहिए.

यह एक कार्यात्मक यांत्रिक घटक है जो बैटरी के पूरे परिचालन जीवन के दौरान सेल के साथ संपर्क करता है।

यही कारण है कि बैटरी संपीड़न सामग्री का मूल्यांकन अक्सर जैसे मापदंडों का उपयोग करके किया जाता है । संपीड़न बल विक्षेपण (सीएफडी) केवल मोटाई और घनत्व के बजाय

2. एक आम ग़लतफ़हमी: क्या मोटा फोम बेहतर कुशनिंग प्रदान करता है?

आवश्यक रूप से नहीं।

मान लीजिए कि बैटरी पैक डिज़ाइन में 2 मिमी का उपलब्ध अंतर है।

3 मिमी फोम का चयन करना और इसे उपलब्ध स्थान में संपीड़ित करना उचित लग सकता है। एक मोटा फोम कुशनिंग के लिए अधिक जगह प्रदान करता हुआ प्रतीत हो सकता है।

हालाँकि, मोटाई केवल सामग्री की ज्यामिति का वर्णन करती है।

कोशिका वास्तव में जो अनुभव करती है वह एक विशिष्ट संपीड़न स्तर पर फोम द्वारा उत्पन्न संपीड़न बल है.

उदाहरण के लिए, दो फोम की प्रारंभिक मोटाई 3 मिमी हो सकती है:

• संपीड़न के दौरान फोम ए अपेक्षाकृत उच्च संपीड़न बल उत्पन्न कर सकता है।

• फोम बी कम और अधिक क्रमिक संपीड़न बल उत्पन्न कर सकता है।

यद्यपि उनकी मोटाई समान है, कोशिका पर उनका प्रभाव बहुत भिन्न हो सकता है।

एक ही सामग्री की विभिन्न मोटाई की तुलना करते समय एक ही सिद्धांत लागू होता है।

एक मोटा फोम अधिक विस्थापन क्षमता प्रदान कर सकता है, लेकिन यदि यह ऑपरेटिंग संपीड़न स्तर पर अत्यधिक संपीड़न बल उत्पन्न करता है, तो यह अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है।

इसलिए मुख्य प्रश्न यह नहीं है:

'फोम कितना मोटा होना चाहिए?'

यह है:

'फोम वास्तविक ऑपरेटिंग संपीड़न रेंज में कौन सा संपीड़न बल उत्पन्न करेगा?'

3. बैटरी पैक अनुप्रयोगों में कौन से फोम पैरामीटर मायने रखते हैं?

बैटरी पैक के लिए संपीड़न फोम का मूल्यांकन करते समय, कई मापदंडों पर एक साथ विचार किया जाना चाहिए।

3.1 संपीड़न बल विक्षेपण (सीएफडी)

संपीड़न बल विक्षेपण, या सीएफडी, फोम द्वारा उत्पन्न बल का वर्णन करता है जब इसे एक विशिष्ट विक्षेपण के लिए संपीड़ित किया जाता है।

उदाहरण के लिए:

• 10% संपीड़न

• 25% संपीड़न

• 50% संपीड़न

प्रत्येक संपीड़न स्तर पर परिणामी बल अकेले घनत्व की तुलना में सामग्री के यांत्रिक व्यवहार की अधिक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करता है।

बैटरी अनुप्रयोगों के लिए, उद्देश्य आम तौर पर उपलब्ध सबसे कठिन सामग्री का चयन करना नहीं है।

इसके बजाय, फोम को सेल की स्वीकार्य दबाव सीमा के भीतर एक उचित और नियंत्रित संपीड़ित प्रतिक्रिया प्रदान करनी चाहिए।

यह संपीड़न वक्र को सामग्री चयन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाता है।

3.2 संपीड़न वक्र

एक एकल सीएफडी मान हमेशा पर्याप्त जानकारी प्रदान नहीं करता है।

उदाहरण के लिए, एक आपूर्तिकर्ता प्रदान कर सकता है:

संपीड़न बल @ 25% = XX kPa

यह मान उपयोगी है, लेकिन क्या होगा यदि वास्तविक एप्लिकेशन 10% और 40% संपीड़न के बीच संचालित होता है?

संपूर्ण संपीड़न रेंज में फोम का व्यवहार एक विशिष्ट परीक्षण बिंदु पर इसके प्रदर्शन से अधिक महत्वपूर्ण हो सकता है।

दो काल्पनिक सामग्रियों पर विचार करें:

दोनों सामग्रियां 25% संपीड़न पर समान प्रदर्शन दिखा सकती हैं।

हालाँकि, उच्च संपीड़न स्तरों पर उनका व्यवहार काफी भिन्न हो सकता है।

यदि सेल विस्तार सेवा के दौरान फोम के संपीड़न को बढ़ाता है, तो यह अंतर समग्र पैक डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है।

इस कारण से, इंजीनियरों को अपेक्षित संपीड़न रेंज में बल-विक्षेपण व्यवहार का मूल्यांकन करना चाहिए।एकल डेटा बिंदु पर भरोसा करने के बजाय,

4. दीर्घकालिक संपीड़न: क्या फोम अपना बल बनाए रखेगा?

प्रारंभिक संपीड़न प्रदर्शन समीकरण का केवल एक हिस्सा है।

एक बैटरी पैक से बार-बार चार्जिंग और डिस्चार्जिंग चक्रों के माध्यम से काम करने की उम्मीद की जाती है।

कोशिका बार-बार विस्तारित और सिकुड़ सकती है, जबकि लंबे समय तक उम्र बढ़ने से अतिरिक्त आयामी परिवर्तन आ सकते हैं।

इसलिए फोम को समय के साथ अपने यांत्रिक कार्य को बनाए रखने की आवश्यकता होती है।

यहीं पर तनाव विश्राम और संपीड़न सेट महत्वपूर्ण हो जाते हैं।

तनाव से आराम

तनाव में छूट तब होती है जब किसी सामग्री को अपेक्षाकृत स्थिर विरूपण पर रखा जाता है जबकि इससे उत्पन्न होने वाला बल समय के साथ धीरे-धीरे कम हो जाता है।

उदाहरण के लिए:

एक फोम प्रारंभ में किसी दिए गए संपीड़न स्तर पर 100 kPa उत्पन्न कर सकता है।

लंबे समय तक संपीड़ित रहने के बाद, बल कम हो सकता है।

यदि मूल डिज़ाइन केवल प्रारंभिक संपीड़न बल पर विचार करता है, तो वास्तविक दीर्घकालिक प्रदर्शन प्रारंभिक परीक्षण परिणाम से भिन्न हो सकता है।

संपीड़न सेट

संपीड़न सेट संपीड़ित होने के बाद स्थायी विरूपण बनाए रखने की सामग्री की प्रवृत्ति का वर्णन करता है।

एक उच्च संपीड़न सेट सामग्री की मूल मोटाई को पुनः प्राप्त करने और लगातार यांत्रिक समर्थन बनाए रखने की क्षमता को कम कर सकता है।

बैटरी संपीड़न अनुप्रयोगों के लिए, दीर्घकालिक प्रदर्शन का मूल्यांकन करते समय दोनों गुणों पर विचार किया जाना चाहिए।

5. क्या नरम फोम हमेशा बेहतर सेल विस्तार प्रबंधन प्रदान करता है?

फिर, जरूरी नहीं.

यह मानना ​​आकर्षक है कि नरम फोम स्वचालित रूप से बेहतर होगा क्योंकि यह अधिक विस्तार को समायोजित कर सकता है।

हालाँकि, अत्यधिक नरम सामग्री पर्याप्त यांत्रिक सहायता प्रदान नहीं कर सकती है।

दूसरी ओर, अत्यधिक कठोर सामग्री कोशिका के फैलने पर अत्यधिक संपीड़न बल उत्पन्न कर सकती है।

इसका उद्देश्य इनके बीच उचित संतुलन खोजना है:

सेल विस्तार
→ फोम मोटाई
→ संपीड़न अनुपात
→ संपीड़न बल
→ पुनर्प्राप्ति
→ दीर्घकालिक बल प्रतिधारण

यही कारण है कि बैटरी पैक फोम चयन यांत्रिक मिलान समस्या है।केवल भौतिक कठोरता निर्णय के बजाय मूल रूप से एक

6. बैटरी अनुप्रयोगों के लिए माइक्रोसेलुलर पीयू फोम पर विचार क्यों किया जाता है?

माइक्रोसेलुलर पॉलीयुरेथेन (पीयू) फोम को विभिन्न संपीड़न और पुनर्प्राप्ति विशेषताओं को प्रदान करने के लिए इंजीनियर किया जा सकता है।

फॉर्मूलेशन और संरचना के आधार पर, माइक्रोसेलुलर पीयू फोम निम्न का संयोजन पेश कर सकता है:

• नियंत्रित संपीड़न

• गद्देदार

• लोचदार पुनर्प्राप्ति

• कंपन प्रबंधन

• तनाव वितरण

• दीर्घकालिक संपीड़न प्रदर्शन

ये विशेषताएँ माइक्रोसेलुलर पीयू फोम को अनुप्रयोगों के लिए एक संभावित सामग्री समाधान बनाती हैं जैसे:

• ईवी बैटरी पैक

• बैटरी मॉड्यूल

• थैली सेल संपीड़न

• सेल-टू-सेल कुशनिंग

• सेल-टू-मॉड्यूल कुशनिंग

• बैटरी विस्तार प्रबंधन

हालाँकि, 'पीयू फोम' अपने आप में पर्याप्त सामग्री विनिर्देश नहीं है।

विभिन्न पीयू फोम में काफी भिन्नता हो सकती है:

• घनत्व

• कठोरता

• कोशिका संरचना

• संपीड़न बल

• पुनर्प्राप्ति व्यवहार

• संपीड़न सेट

• तापमान प्रदर्शन

इसलिए, सही प्रश्न यह नहीं है:

'क्या पीयू फोम का उपयोग बैटरी पैक में किया जा सकता है?'

अधिक उपयोगी प्रश्न यह है:

'कौन सा पीयू फोम विशिष्ट बैटरी डिज़ाइन के लिए आवश्यक संपीड़न व्यवहार प्रदान करता है?'

7. बैटरी पैक फोम चयन के लिए एक व्यावहारिक दृष्टिकोण

यदि आप वर्तमान में बैटरी अनुप्रयोग के लिए संपीड़न फोम का मूल्यांकन कर रहे हैं, तो फोम विनिर्देश के बजाय वास्तविक परिचालन स्थितियों से शुरुआत करें।

चरण 1: सेल प्रकार को परिभाषित करें

पहचानें कि एप्लिकेशन उपयोग करता है या नहीं:

• थैली कोशिकाएं

• प्रिज्मीय कोशिकाएँ

• बेलनाकार कोशिकाएँ

विभिन्न सेल डिज़ाइनों के बीच यांत्रिक आवश्यकताएँ काफी भिन्न हो सकती हैं।

चरण 2: उपलब्ध अंतर को परिभाषित करें

उदाहरण के लिए:

उपलब्ध अंतर: 2.5 मिमी

उपलब्ध स्थान आवश्यक फोम मोटाई निर्धारित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक है।

चरण 3: लक्ष्य संपीड़न को परिभाषित करें

निर्धारित करें कि असेंबली और ऑपरेशन के दौरान फोम कितना संपीड़ित होगा।

उदाहरण के लिए:

प्रारंभिक संपीड़न: 20-30%

वास्तविक मूल्य को सार्वभौमिक लक्ष्य लागू करने के बजाय विशिष्ट बैटरी डिज़ाइन द्वारा निर्धारित किया जाना चाहिए।

चरण 4: आवश्यक संपीड़न बल को परिभाषित करें

यह सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है.

केवल फोम आपूर्तिकर्ता को बताने के बजाय:

''हमें मुलायम फोम की जरूरत है।''

आवश्यक संपीड़न बल या दबाव सीमा निर्दिष्ट करना अधिक उपयोगी है।

चरण 5: सेल विस्तार पर विचार करें

अनुमान लगाएं कि ऑपरेशन और उम्र बढ़ने के दौरान कोशिका की मोटाई कैसे बदल सकती है।

फिर फोम का मूल्यांकन संबंधित संपीड़न सीमा में किया जाना चाहिए।

चरण 6: दीर्घकालिक प्रदर्शन का मूल्यांकन करें

विचार करना:

• संपीड़न सेट

• तनाव मुक्ति

• वसूली

• तापमान प्रतिरोध

• संपीड़न सायक्लिंग प्रदर्शन

चरण 7: फोम की मोटाई और घनत्व का चयन करें

उपरोक्त मापदंडों को समझने के बाद ही मोटाई और घनत्व को अंतिम रूप दिया जाना चाहिए।

दूसरे शब्दों में:

मोटाई से शुरू न करें और फिर फोम की तलाश करें।

से शुरू करें यांत्रिक आवश्यकताओं , फिर निर्धारित करें कि कौन सा फोम निर्माण और मोटाई उन्हें पूरा कर सकती है।

8. बैटरी फोम के नमूनों का अनुरोध करते समय आपको क्या जानकारी प्रदान करनी चाहिए?

एक सामान्य पूछताछ जैसे:

''कृपया ईवी बैटरी अनुप्रयोगों के लिए फोम की अनुशंसा करें।''

आमतौर पर सार्थक सामग्री अनुशंसा के लिए पर्याप्त जानकारी प्रदान नहीं की जाती है।

अधिक उपयोगी तकनीकी जांच में शामिल होंगे:

अनुप्रयोग: सेल-टू-सेल / सेल-टू-मॉड्यूल संपीड़न पैड

कोशिका प्रकार: थैली/प्रिज्मीय/बेलनाकार

उपलब्ध गैप: XX मिमी

लक्ष्य फोम मोटाई: XX मिमी

प्रारंभिक संपीड़न: XX%

आवश्यक संपीड़न बल: XX–XX kPa

ऑपरेटिंग तापमान: XX-XX डिग्री सेल्सियस

संपीड़न साइकिलिंग: XX चक्र

आवश्यक संपीड़न सेट: XX%

अतिरिक्त आवश्यकताएँ: ज्वाला मंदता, विद्युत इन्सुलेशन, थर्मल प्रतिरोध, चिपकने वाला समर्थन, डाई-कटिंग, या अन्य आवश्यकताएँ

आवेदन की शर्तों को जितना अधिक स्पष्ट रूप से परिभाषित किया जाएगा, फोम आपूर्तिकर्ता उतनी ही अधिक सटीकता से संभावित सामग्रियों का मूल्यांकन कर सकता है।

9. आपूर्तिकर्ता से बैटरी कंप्रेशन फोम का मूल्यांकन कैसे करें

विभिन्न सामग्रियों की तुलना करते समय, तकनीकी डेटा शीट पर पहले कुछ नंबरों पर ध्यान केंद्रित करना आसान होता है:

घनत्व।
मोटाई.
कठोरता.

ये पैरामीटर उपयोगी हैं, लेकिन ये पूरी कहानी नहीं बताते हैं।

किसी संपीड़न अनुप्रयोग के लिए, यह पूछना अक्सर अधिक उपयोगी होता है:

• संपीड़न बल विक्षेपण डेटा

• बल-विक्षेपण वक्र

• संपीड़न सेट डेटा

• तनाव मुक्ति डेटा

• पुनर्प्राप्ति विशेषताएँ

• तापमान प्रदर्शन

• दीर्घकालिक संपीड़न प्रदर्शन

• वास्तविक आवेदन शर्तों के तहत नमूना परीक्षण

यह दृष्टिकोण इंजीनियरों को के आधार पर सामग्री का मूल्यांकन करने की अनुमति देता है । कार्यात्मक प्रदर्शन केवल कैटलॉग विनिर्देशों की तुलना करने के बजाय, उसके

10. बैटरी पैक फोम चयन के बारे में सोचने का एक बेहतर तरीका

बैटरी अनुप्रयोगों के लिए, चयन प्रक्रिया को एक इंजीनियरिंग श्रृंखला में सरल बनाया जा सकता है:

सेल व्यवहार
↓
उपलब्ध अंतराल
↓
फोम मोटाई
↓
संपीड़न अनुपात
↓
संपीड़न बल
↓
तनाव विश्राम / संपीड़न सेट
↓
दीर्घकालिक यांत्रिक प्रदर्शन

यह केवल यह पूछने की तुलना में कि कोई सामग्री 'नरम' है या 'कठोर' है, संपीड़न फोम का मूल्यांकन करने का एक अधिक संपूर्ण तरीका है।

XY फोम के लिए, जैसे माइक्रोसेलुलर पीयू फोम समाधान का INF श्रृंखला मूल्यांकन एप्लिकेशन की विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर किया जा सकता है।

सामग्री का चयन केवल उत्पाद ग्रेड के बजाय आवश्यक संपीड़न सीमा, संपीड़न बल, पुनर्प्राप्ति व्यवहार, तापमान की स्थिति और दीर्घकालिक प्रदर्शन पर आधारित होना चाहिए।

निष्कर्ष: बैटरी फोम का चयन केवल मोटाई के बारे में नहीं है

यदि बैटरी पैक के लिए फोम का चयन करते समय याद रखने योग्य एक बात है, तो वह यह है:

मोटे फोम का मतलब स्वचालित रूप से बेहतर कुशनिंग नहीं है, और नरम फोम का मतलब स्वचालित रूप से बेहतर विस्तार प्रबंधन नहीं है।

सही सामग्री का बैटरी सिस्टम के वास्तविक यांत्रिक व्यवहार से मेल खाना आवश्यक है।

प्रमुख प्रश्न हैं:

• कोशिका का विस्तार कितना होगा?

• उपलब्ध अंतर क्या है?

• फोम किस संपीड़न सीमा का अनुभव करेगा?

• कौन सा संपीड़न बल स्वीकार्य है?

• झाग कैसे ठीक होगा?

• लंबे समय तक संपीड़न के बाद यह कितना बल बनाए रखेगा?

• तापमान और साइकिल चालन इसके प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करेंगे?

इसलिए एक उपयुक्त बैटरी संपीड़न फोम का चयन के आधार पर किया जाना चाहिए संपीड़न व्यवहार और दीर्घकालिक प्रदर्शन , न कि केवल मोटाई या घनत्व के आधार पर।

बैटरी पैक डेवलपर्स के लिए संपीड़न फोम का मूल्यांकन करना, सेल प्रकार, उपलब्ध अंतराल, लक्ष्य संपीड़न, आवश्यक संपीड़न बल, ऑपरेटिंग तापमान और दीर्घकालिक प्रदर्शन आवश्यकताओं को प्रदान करना सबसे अच्छा प्रारंभिक बिंदु है।

क्योंकि बैटरी पैक में, सबसे महत्वपूर्ण सवाल यह नहीं है कि फोम कितना मोटा है।

जब सेल का विस्तार होता है तो फोम कैसे व्यवहार करता है - और बैटरी के जीवन के दौरान यह व्यवहार कैसे बदलता है।