La fuga termica è una delle sfide più critiche per la sicurezza nei sistemi di batterie agli ioni di litio.

Quando una cella della batteria entra in fuga termica, calore estremo, fiamme e gas ad alta temperatura possono trasferirsi rapidamente alle celle e ai moduli adiacenti. Efficaci materiali di protezione termica aiutano a interrompere o ritardare questo percorso di propagazione fornendo isolamento termico, resistenza alla fiamma e separazione fisica.

XYFOAMS sviluppa materiali compositi ceramici e schiuma siliconica che forma ceramica per la protezione termica di celle, moduli e pacchi batteria.

I nostri materiali di protezione contro la fuga termica combinano isolamento termico, resistenza alla fiamma, isolamento elettrico, ammortizzazione e stabilità strutturale alle alte temperature per soddisfare diversi requisiti di protezione della batteria.

Le applicazioni tipiche includono:

• Barriere termiche cellula-cellula

• Ammortizzazione cellulare e isolamento termico

• Protezione termica da modulo a modulo

• Protezione della custodia del pacco batteria

• Protezione antincendio del coperchio della batteria

• Isolamento e ammortizzazione della piastra di raffreddamento

• Isolamento elettrico ad alta tensione

• Sistemi di batterie per l'accumulo di energia

Caratteristiche del prodotto

Protezione dalla propagazione della fuga termica

SSG-C e SSG-E sono progettati per fungere da barriere termiche all'interno dei sistemi di batterie.

Quando una cella sperimenta un instabilità termica, il materiale aiuta a ridurre il trasferimento di calore e la propagazione della fiamma verso celle e componenti adiacenti, fornendo ulteriore tempo di protezione per il sistema batteria.

Protezione ceramica ad alta temperatura

SSG-E è una schiuma siliconica che forma ceramica.

In condizioni operative normali, il materiale rimane morbido, elastico e comprimibile. Sotto esposizione termica estrema, la schiuma di silicone si ceramicizza progressivamente e forma una struttura ceramica rigida e autoportante.

Questa trasformazione consente al materiale di mantenere la sua funzione barriera anche dopo l'esposizione a un forte calore.

Per SSG-E49, la trasformazione ceramica avviene a circa 450–500°C , con la risultante struttura ceramica porosa che mantiene una buona integrità strutturale.

Isolamento termico

La fine struttura cellulare di SSG-E fornisce bassa conduttività termica e isolamento termico.

Ciò lo rende adatto per il posizionamento tra le celle della batteria, attorno ai moduli batteria e all'interno delle strutture del pacco batteria dove la riduzione del trasferimento di calore è fondamentale.

Ammortizzazione e resistenza alla compressione

A differenza dei pannelli rigidi in ceramica o dei tradizionali materiali a barriera termica, SSG-E fornisce un'ammortizzazione elastica prima dell'esposizione termica.

Può adattarsi a tolleranze dimensionali, espansione cellulare e movimento meccanico mantenendo la pressione di contatto.

Sono disponibili anche prestazioni CFD personalizzate in base ai requisiti dell'applicazione.

Resistenza alla fiamma

SSG-E fornisce elevata resistenza alla fiamma e basse caratteristiche di fumo prima della ceramica.

I gradi SSG-E elencati raggiungono UL94 V-0 . prestazioni ignifughe

Isolamento elettrico

SSG-E combina la protezione termica con l'isolamento elettrico, rendendolo adatto per sistemi di batterie in cui le barriere termiche devono fornire anche l'isolamento elettrico.

I gradi elencati forniscono una rigidità dielettrica ≥ 3,0 kV/mm.

Ampia capacità di temperatura

SSG-E è progettato per ambienti con temperature esigenti.

Le attuali informazioni sul prodotto specificano un intervallo di temperature operative consigliato compreso tra circa -55°C e +200°C , mentre la funzione di protezione termica del materiale si estende a temperature molto più elevate durante un evento termico.

Aree di applicazione

Sistemi di batterie per veicoli elettrici

SSG-E è progettato per sistemi di batterie agli ioni di litio che richiedono sia ammortizzazione meccanica che protezione termica.

Le applicazioni tipiche includono:

• Imbottitura con celle a marsupio

• Barriere termiche cellula-cellula

• Protezione a celle prismatiche

• Isolamento termico del modulo

• Barriere termiche da modulo a modulo

• Protezione della custodia del pacco batteria

• Protezione antincendio del coperchio della batteria

Il materiale può essere posizionato tra le celle o attorno ai moduli per fornire ammortizzazione durante il normale funzionamento e protezione termica durante eventi termici anomali.

Sistemi di accumulo dell'energia

I grandi sistemi di batterie per l'accumulo di energia contengono più celle e moduli all'interno di involucri compatti.

SSG-E può essere utilizzato come barriera termica interna per ridurre la propagazione termica tra i componenti vicini della batteria.

Le applicazioni tipiche includono:

• Moduli batteria ESS

• Separatori cellulari

• Barriere termiche dei moduli

• Isolamento dell'armadio batterie

• Protezione della custodia della batteria

• Imbottiture ignifughe

Automotive e trasporti

SSG-E può essere utilizzato nei sistemi di batterie per veicoli elettrici e da trasporto dove sono richiesti protezione termica leggera, ammortizzazione e isolamento elettrico.

Le applicazioni tipiche includono:

• Pacchi batterie per veicoli elettrici

• Sistemi di batterie ibride

• Contenitori per batterie ad alta tensione

• Sistemi di batterie per il trasporto ferroviario

• Protezione del modulo batteria

Sistemi elettrici ad alta tensione

L'isolamento elettrico e le proprietà ignifughe della schiuma siliconica ceramica lo rendono adatto per componenti ad alta tensione e involucri elettrici che richiedono protezione termica aggiuntiva.

Applicazioni tipiche

Imbottitura a celle a sacchetto e protezione termica

SSG-E può essere posizionato tra le celle della sacca per fornire sia ammortizzazione meccanica che isolamento termico.

Durante il normale funzionamento, la schiuma si adatta all'espansione cellulare e alla variazione dimensionale.

Durante un evento termico, il materiale fornisce una barriera termica e ceramicizza progressivamente ad alta temperatura.

Gradi consigliati: SSG-E25 / SSG-E40 / SSG-E45 / SSG-E49

Il grado appropriato può essere selezionato in base alla forza di compressione richiesta e alla struttura cellulare.

Barriera termica da cellula a cellula

SSG-E può essere installato direttamente tra le celle della batteria adiacenti.

La sua combinazione di bassa conduttività termica, resistenza alla fiamma e capacità di formare ceramica aiuta a ridurre il trasferimento termico tra celle vicine.

Per le applicazioni che richiedono un supporto di compressione più elevato, gradi a densità più elevata come SSG-E45 e SSG-E49 . possono essere presi in considerazione

Protezione termica del modulo

SSG-E può essere utilizzato attorno ai moduli batteria per creare una barriera termica tra i moduli o tra il modulo e l'involucro della batteria.

La struttura in schiuma fornisce sia isolamento che ammortizzazione mantenendo la flessibilità durante il montaggio.

Supporto piastra di raffreddamento e protezione termica

SSG-E può essere utilizzato tra moduli batteria e strutture di raffreddamento dove sono necessarie contemporaneamente ammortizzazione e protezione termica.

La struttura in schiuma elastica può compensare le tolleranze dimensionali fornendo allo stesso tempo isolamento termico.

Protezione del coperchio del pacco batteria

SSG-E può essere installato sotto o attorno ai coperchi del pacco batteria per fornire un ulteriore strato di protezione termica.

In condizioni normali, la schiuma fornisce ammortizzazione e isolamento. In condizioni di esposizione al calore estremo, subisce ceramizzazione e forma una struttura protettiva.

Serie di prodotti

SSG-C: nastro composito ceramico

SSG-C è un nastro composito ceramico non espanso progettato principalmente per barriere termiche sottili e flessibili e protezione dalle alte temperature.

La sua struttura a nastro lo rende adatto a luoghi in cui lo spazio di installazione è limitato ed è richiesto un sottile strato di protezione termica.

Caratteristiche chiave

• Sottile e flessibile

• Resistenza alle alte temperature

• Resistenza alla fiamma

• Isolamento termico

• Isolamento elettrico

• Adatto per fustellatura personalizzata

• Adatto per laminazione multistrato

Applicazioni tipiche

• Barriere termiche cellula-cellula

• Barriere termiche da modulo a modulo

• Protezione della custodia della batteria

• Isolamento elettrico

• Protezione del coperchio del pacco batteria

• Interfacce strutturali ad alta temperatura

SSG-E: schiuma siliconica ceramica

SSG-E è una schiuma siliconica che forma ceramica sviluppata appositamente per applicazioni che richiedono sia ammortizzazione che protezione termica.

Prima della ceramica, SSG-E si comporta come una schiuma siliconica flessibile con eccellenti elasticità, prestazioni di compressione e isolamento termico.

Quando esposto a calore estremo, il materiale si trasforma progressivamente in una struttura simile alla ceramica e mantiene un certo grado di resistenza autoportante dopo l'esposizione termica.

Ciò rende SSG-E fondamentalmente diverso dalla schiuma siliconica convenzionale:

Funzionamento normale

Ammortizzazione + Resilienza alla compressione + Isolamento termico + Isolamento elettrico

↓

Esposizione termica estrema

Ceramicizzazione + Protezione dalla fiamma + Barriera termica + Supporto strutturale

La serie SSG-E copre attualmente quattro principali gradi di prestazione: E25, E40, E45 ed E49 , fornendo diversi livelli di densità e forza di compressione per diverse strutture di batteria.

Specifiche della serie SSG-E

I quattro gradi condividono le stesse caratteristiche di isolamento termico, ritardante di fiamma ed elettrico, mentre la loro densità e sollecitazione di compressione aumentano progressivamente da E25 a E49.

Selezione del grado

SSG-E25 — Bassa forza di compressione

La densità inferiore e lo stress di compressione inferiore rendono l'E25 adatto per applicazioni in cui sono richieste un'ammortizzazione morbida e una bassa forza di compressione.

Applicazioni tipiche:

• Imbottitura con celle a marsupio

• Separatori a cellule molli

• Barriere termiche a basso carico

• Ammortizzazione elettronica

SSG-E40 — Forza di compressione media

E40 fornisce un equilibrio tra morbidezza, ammortizzazione e supporto meccanico.

Applicazioni tipiche:

• Ammortizzazione cellula per cellula

• Isolamento del modulo batteria

• Applicazioni generali di barriera termica

• Protezione della custodia della batteria

SSG-E45 — Forza di compressione medio-alta

E45 fornisce uno stress di compressione più elevato per applicazioni che richiedono un supporto meccanico più forte mantenendo l'isolamento termico e la resistenza alla fiamma.

Applicazioni tipiche:

• Ammortizzazione delle celle della batteria

• Barriere termiche dei moduli

• Supporto piastra di raffreddamento

• Strutture della batteria a carico più elevato

SSG-E49 — Forza di compressione elevata

E49 è il grado di compressione più alto tra i quattro gradi standard elencati.

Con una densità di circa 0,52 g/cm³ e una sollecitazione di compressione di circa 170 kPa al 25% di compressione , E49 è progettato per applicazioni che richiedono supporto meccanico e protezione termica più elevati.

Le applicazioni tipiche includono:

• Ammortizzazione delle cellule ad alto carico

• Barriere termiche cellula-cellula

• Protezione termica del modulo

• Supporto piastra di raffreddamento

• Protezione del coperchio del pacco batteria

• Barriere termiche strutturali

SSG-E49 dimostra inoltre circa il 2,8% di compressione fissata a 100°C nei dati applicativi dell'azienda, supportando la stabilità dimensionale a lungo termine sotto compressione.

Indice di prestazione

Prestazioni meccaniche

La serie SSG-E è progettata con sollecitazione di compressione progressivamente crescente da E25 a E49.

Ciò consente agli ingegneri di adattare la risposta meccanica della schiuma a diversi spazi cellulari, rapporti di compressione e requisiti di supporto.

Stress da compressione al 25%:

• E25: 40kPa

• E40: 65kPa

• E45: 120kPa

• E49: 170kPa

La progressione del grado consente di selezionare il materiale in base all'equilibrio richiesto tra ammortizzazione morbida e supporto strutturale.

Prestazioni termiche

Tutti e quattro i gradi SSG-E elencati forniscono:

• Conduttività termica: 0,07 W/m·K

• Temperatura operativa consigliata: da -55°C a +200°C

• Capacità di formazione della ceramica ad alta temperatura

• Resistenza alla fiamma

• Isolamento termico

È stato specificamente dimostrato che SSG-E49 forma una struttura ceramica autoportante a circa 450–500°C sotto esposizione termica.

Fiamma e prestazioni elettriche

La serie SSG-E fornisce:

• UL94V-0

• Rigidità dielettrica: ≥3,0 kV/mm

• Basse caratteristiche di fumosità

• Conformità RoHS

Queste caratteristiche consentono a SSG-E di combinare protezione termica e isolamento elettrico all'interno dello stesso componente.

Specifiche del prodotto

SSG-E può essere fornito e personalizzato in base alla struttura della batteria e ai requisiti di conversione.

Gradi di prestazione standard

Opzioni di personalizzazione

A seconda del design della batteria, SSG-E può essere personalizzato in:

• Spessore

• Larghezza

• Lunghezza

• Densità

• Sollecitazione di compressione

• Caratteristiche dei CFD

• Supporto adesivo

• Trattamento superficiale

• Struttura di laminazione

• Geometria fustellata

Sono disponibili prestazioni CFD personalizzate per progetti di batterie specifiche per l'applicazione.

La selezione del materiale dovrebbe considerare:

Tipo di cella → Espansione cellulare → Rapporto di compressione → Sollecitazione di compressione richiesta → Spessore → Carico termico → Spazio di installazione

Servizi di elaborazione

Taglio

I rotoli SSG-E possono essere tagliati in larghezze personalizzate per l'assemblaggio automatizzato delle batterie.

Laminazione

SSG-E può essere laminato con strati adesivi, pellicole, compositi ceramici o altri materiali funzionali per creare strutture di protezione termica multistrato.

Fustellatura di precisione

SSG-E può essere convertito in personalizzato:

• Distanziatori cellulari

• Barriere termiche

• Cuscinetti ammortizzanti

• Cuscinetti isolanti del modulo

• Tamponi di protezione del coperchio della batteria

• Componenti di protezione del connettore

• Guarnizioni di protezione termica personalizzate

Componenti della batteria personalizzati

Sulla base dei disegni del cliente e dell'architettura della batteria, XYFOAMS può fornire componenti SSG-E personalizzati con spessore, geometria, caratteristiche di compressione e struttura adesiva specificati.

Protezione termica progettata attorno alla struttura della batteria

La protezione dalle fughe termiche non è semplicemente una questione di scelta del materiale con la massima resistenza alla temperatura.

Il materiale corretto dipende da:

Struttura della cella → Percorso di propagazione termica → Requisito di compressione → Spazio di installazione → Carico termico → Prestazioni di protezione richieste

SSG-C è adatto quando è necessaria una barriera composita ceramica sottile e flessibile .

SSG-E fornisce una combinazione più completa di:

Ammortizzazione + Isolamento termico + Resistenza alla fiamma + Isolamento elettrico + Protezione in ceramica

Con quattro gradi standard da E25 a E49 , SSG-E consente agli ingegneri di selezionare le prestazioni di compressione appropriate per le diverse strutture di celle e moduli della batteria.

Dalla selezione dei materiali alla protezione termica personalizzata

XYFOAMS fornisce materiali compositi ceramici e schiuma di silicone ceramico per batterie per veicoli elettrici e applicazioni di accumulo di energia.

Le nostre capacità riguardano:

Sviluppo dei materiali → Selezione del grado → Test delle prestazioni → Laminazione → Fustellatura → Componenti personalizzati → Produzione di massa

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