Неліктен батареяның жылу оқшаулағыш материалдары жоғары температурада істен шығады?

EV аккумуляторлық жүйелер жоғары энергия тығыздығы мен жылдам зарядтау жылдамдығына қарай дамуын жалғастырған сайын, жылуды басқару материалдары бұрынғыға қарағанда әлдеқайда қатал жұмыс орталарына тап болады.
Көптеген аккумуляторлық жинақтар бастапқы тексеру сынақтарынан өтеді, бірақ жылу оқшаулағыш материалдар ұзақ уақыт жоғары температура әсерінен деформацияланып, жиырылып, жарылып немесе қорғаныс қабілетін жоғалта бастайды.

Мәселе жай ғана 'температураға төзімділік' емес.
Көп жағдайда негізгі себеп материал құрылымы, термиялық қартаю әрекеті, қысу тұрақтылығы және батарея жинағының нақты дизайн шарттары арасындағы сәйкессіздікте жатыр.

Бұл мақалада жылу оқшаулағыш материалдардың жоғары температуралы аккумуляторлық орталарда неге істен шығатыны түсіндіріледі және EV аккумуляторлық жүйелер үшін көбік материалдарын таңдау кезінде инженерлер нені бағалауы керек.

Неліктен электрлік батареялар жинағында жылу оқшаулағыш материалдар маңызды?

Батарея жинағында оқшаулау және жастықтау материалдары әдетте мыналар үшін қолданылады:

• Жасушадан жасушаға жылулық кедергілер

• Модульдің бүйірлік төсемі

• Сұйық салқындату пластинасының оқшаулауы

• Шина қорғанысы

• Саңылауларды толтыру және дірілді сөндіру

• Термиялық қашу кідірісінен қорғау

Бұл материалдар бір уақытта мыналарды қамтамасыз етеді деп күтілуде:

• Төмен жылу өткізгіштік

• Механикалық жастықтау

• Қысуды қалпына келтіру

• Жалынға төзімділік

• Ұзақ мерзімді өлшемдік тұрақтылық

• Жылудың қартаюына төзімділік

Дегенмен, көптеген дәстүрлі көбік материалдары бастапқыда электрлік батареялардағы агрессивті термиялық циклдің үздіксіз әсер етуіне емес, тұрмыстық электроникаға немесе жалпы өнеркәсіптік герметикалық қолданбаларға арналған.

Бұл айырмашылық сыни болады.

Жоғары температурадағы ең көп тараған істен шығу механизмдері

1. Термиялық шөгу және құрылымдық коллапс

Көптеген кәдімгі көбік материалдары қалыңдығы мен оқшаулау өнімділігін сақтау үшін ішкі жабық жасушалық құрылымдарға сүйенеді.

Ұзақ жоғары температура кезінде:

• Жасуша қабырғалары жұмсарады

• Жасушалардың ішіндегі газ кеңейеді немесе сыртқа шығады

• Ішкі құрылым бұзылады

• Қалыңдығы тұрақты түрде төмендейді

Шөгу пайда болғаннан кейін:

• Байланыс қысымының өзгеруі

• Аралықты басқару тұрақсыз болады

• Термиялық қорғаныс әлсірейді

• Дірілге төзімділік төмендейді

Бұл цилиндрлік немесе призматикалық ұяшықтардың жанында, әсіресе өлшемдік төзімділік өте маңызды болатын қауіпті.

2. Ыстық әсерінен кейінгі қысу жинағы

Ең назардан тыс қалған мәселелердің бірі - қысу жинағы.

Кейбір материалдар бастапқыда жұмсақ және серпімді сезінеді, бірақ қайталанатын жылу циклдарынан кейін:

• Қалпына келтіру қабілеті төмендейді

• Тұрақты деформация пайда болады

• Амортизациялық күш жоғалады

• Модуль ішінде бос орындар пайда болады

Бұл тікелей әсер етеді:

• Жасушаның фиксациясы тұрақтылығы

• Ұзақ мерзімді NVH өнімділігі

• Механикалық соққыны сіңіру

• Термиялық интерфейс консистенциясы

Практикалық аккумуляторлық жүйелерде қартаюдан кейін икемділігін жоғалтатын көбік сенімділіктің жасырын қаупіне айналады.

3. Жалынға төзімділіктің төмендеуі

Кейбір материалдар бастапқы жалын сынақтарынан өтуі мүмкін, бірақ термиялық қартаюдан кейін жалынға төзімділігін біртіндеп жоғалтады.

Себептер мыналарды қамтиды:

• Аддитивті миграция

• Полимерлердің ыдырауы

• Беттік крекинг

• Карбонизацияның тұрақсыздығы

Батарея жүйелері жоғары кернеулі платформаларға және жылдам зарядтау архитектурасына қарай жылжыған сайын, ұзақ мерзімді термиялық әсер ету кезінде тұрақты жалынға төзімді әрекетті сақтау маңыздырақ бола түседі.

4. Химиялық және электролиттердің әрекеттесуі

Жоғары температура химиялық реакцияларды тездетеді.

Кейбір көбік материалдары болуы мүмкін:

• Ұшқыш заттарды босатыңыз

• Электролит буын сіңіру

• Химиялық әсерден кейін сынғыш болады

• Батарея жүйелерінің ішінде ластануды жасаңыз

Бұл, әсіресе, жылуды жоғалту қаупі бар жабық батареялар жинағы орталарында өте маңызды.

Неліктен материалды таңдау жиі дұрыс емес

Көптеген сатып алушылар тек негізгі сипаттамаларға назар аударады, мысалы:

• Тығыздығы

• Қалыңдығы

• Қаттылық

• Бастапқы жылу өткізгіштік

Бірақ нақты EV батареясының өнімділігі көбірек байланысты:

• Жылудың қартаюының тұрақтылығы

• Велосипедпен айналысқаннан кейін қысуды сақтау

• Ұзақ мерзімді өлшемдік консистенция

• Оқшаулағыш пен жастықша арасындағы көп функциялы тепе-теңдік

Зертханалық үлгі сынағында жақсы жұмыс істейтін материал бірнеше айлық нақты термиялық циклден кейін сәтсіздікке ұшырауы мүмкін.

Сондықтан деректер кестелерін жай ғана салыстыру жиі жаңылыстырады.

Әртүрлі көбік материалдары өте басқаша әрекет етеді

Полиолефинді көбік (IXPE / IXPP)

Әдеттегі артықшылықтар:

• Жеңіл

• Тамаша жабық жасуша құрылымы

• Жақсы суға төзімділік

• Тұрақты жылу оқшаулау өнімділігі

• Төмен VOC

Кеңінен қолданылады:

• Жасушаның амортизациясы

• Салқындату плитасының оқшаулауы

• Модульдік бос орындарды басқару

Дегенмен, материалды құрастыру және көлденең байланыс сапасы ұзақ мерзімді термиялық тұрақтылыққа қатты әсер етеді.

Силикон көбік

Артықшылықтары:

• Жоғары температураға тамаша төзімділік

• Төмен қысу жиынтығы

• Жоғары отқа төзімділік

• Жақсы ұзақ мерзімді серпімділік

Жиі пайдаланылады:

• Термиялық қашу қорғаныс аймақтары

• Жоғары температурадағы тығыздағыш аймақтар

• Өртке қарсы бөгет құрылымдары

Сәйкестік әдетте жоғары материалдық шығындар болып табылады.

Микроклеткалық полиуретанды көбік

Артықшылықтары:

• Тамаша жұмсақтық пен үйлесімділік

• Жақсы энергия сіңіру

• Жоғары тығыздау мүмкіндігі

Жиі пайдаланылады:

• Дәлдік амортизация

• Аралық өтемақы

• Сезімтал модуль интерфейстері

Бірақ жылумен қартаю өнімділігі құрамының сапасына қатты байланысты.

Инженерлер нені бағалауы керек

Электрлік батареяларды қолдану үшін оқшаулау және жастықтау материалдарын таңдаған кезде негізгі сұрақтар мыналарды қамтуы керек:

Термиялық қартаю тұрақтылығы

Ұзақ уақыт жоғары температура әсерінен кейін қанша өлшемдік өзгеріс болады?

Қысуды қалпына келтіру

Қайталанатын қысу циклдарынан кейін материал күшін сақтайды ма?

Жалынға төзімділікті сақтау

Қартаюдан кейін өрт өнімділігі тұрақты болып қала ма?

Көп қабатты үйлесімділік

Материал желімдермен, салқындату жүйелерімен және құрылымдық компоненттермен бірге сенімді жұмыс істей ала ма?

Нақты қолдану шарттары

Материал нақты аккумуляторлық орталарда немесе тек тамаша зертханалық жағдайларда сыналған ба?

Өнеркәсіп көп функциялы көбік материалдарына қарай жылжуда

Болашақ EV батареялары енді бір ғана функцияны қамтамасыз етпейді деп күтілуде.

OEM көбік материалдарын біріктіруді күтеді:

• Жылу оқшаулау

• Амортизация

• Жалынға төзімділік

• Салмақты азайту

• Процесс үйлесімділігі

• Ұзақ мерзімді төзімділік

Бұл материал жеткізушілерін жоғары өнімділікпен байланыстырылған көбіктерге, силикон көбіктеріне және озық жылуды басқару құрылымдарына итермелейді.

Бәсекелестік енді тек 'көбікке ие болу' туралы ғана емес.
Бұл материалдың барған сайын талап етілетін батарея жүйелерінде мыңдаған жылу циклдарынан кейін тұрақты болып қала алатындығы туралы.

Батареяның жылу оқшаулауының бұзылуы бір фактордан сирек туындайды.

Көптеген сәтсіздіктер әдеттегі қолданбаларға арналған материалдар келесі орталарға итерілгендіктен орын алады:

• Жоғары температуралар

• Жылдам зарядтау

• Үлкен энергия тығыздығы

• Ұзақ қызмет ету мерзімі күтіледі

EV аккумуляторлық жүйелер үшін жылу оқшаулағыш материалдар енді қарапайым көмекші компоненттер болып табылмайды.
Олар батарея қауіпсіздігінің архитектурасының бір бөлігіне айналды.

Көбік материалын дұрыс таңдау тек бастапқы өнімділікті ғана емес, сонымен қатар материалдың көптеген жылдар бойы термиялық кернеуден, қысудан және нақты жұмыстан кейін қалай әрекет ететінін бағалауды білдіреді.