Në dizajnin e paketës së baterive, shkuma mund të duket se është një shtresë relativisht e thjeshtë amortizuese.

Sidoqoftë, në praktikë, zgjedhja e shkumës së duhur mund të jetë një vendim inxhinierik shumë më kompleks.

Sa e trashë duhet të jetë shkuma?

Duhet të zgjidhni 1 mm, 2 mm ose 3 mm?

A ofron gjithmonë mbështetje më të mirë një densitet më i lartë?

A është shkuma më e butë më e mirë në akomodimin e zgjerimit të qelizave?

Dhe ndoshta më e rëndësishmja:

Sa forcë shtypëse do të sigurojë shkuma gjatë jetës së saj të shërbimit?

Këto pyetje nuk mund të përgjigjen vetëm nga trashësia ose dendësia.

Për aplikimet e kompresimit të paketës së baterive, faktorët më të rëndësishëm janë sjellja e ngjeshjes së shkumës , forca e ngjeshjes, rikuperimi, relaksimi i stresit dhe performanca afatgjatë e ngjeshjes..

1. Pse përdoret shkuma në paketat e baterive?

Qelizat litium-jonike nuk janë komponentë statikë dimensionalisht.

Gjatë ngarkimit dhe shkarkimit, qelizat mund të pësojnë ndryshime në trashësi. Në varësi të kimisë së qelizave, ndërtimit dhe gjendjes së plakjes, ënjtja e pakthyeshme gjithashtu mund të zhvillohet me kalimin e kohës.

Kjo është veçanërisht e rëndësishme për qeset dhe qelizat prizmatike, ku ndryshimet dimensionale duhet të menaxhohen brenda modulit të baterisë ose strukturës së paketës.

Një shtresë shkume kompresimi mund të ndihmojë:

• Akomodoni variacionet e trashësisë së qelizës

• Mbani presionin e kontaktit të kontrolluar

• Kompensoni për tolerancat e montimit

• Zvogëloni lëvizjen relative midis komponentëve

• Siguroni jastëk kundër dridhjeve dhe ndikimeve mekanike

• Mbani mbështetjen mekanike ndërsa dimensionet e qelizës ndryshojnë

Prandaj, shkuma brenda një pakete baterie nuk duhet të konsiderohet thjesht një material mbushës i boshllëqeve.

Është një komponent mekanik funksional që ndërvepron me qelizën gjatë gjithë jetës së funksionimit të baterisë.

Kjo është arsyeja pse materialet e kompresimit të baterive shpesh vlerësohen duke përdorur parametra të tillë si Devijimi i Forcës së Kompresimit (CFD) dhe jo vetëm trashësia dhe dendësia.

2. Një keqkuptim i zakonshëm: A ofron shkuma më e trashë mburrje më të mirë?

Jo domosdoshmërisht.

Supozoni se një model i paketës së baterisë ka një hendek të disponueshëm 2 mm.

Mund të duket e arsyeshme të zgjidhni një shkumë 3 mm dhe ta ngjeshni atë në hapësirën e disponueshme. Një shkumë më e trashë mund të duket se ofron më shumë hapësirë ​​​​për amortizimin.

Megjithatë, trashësia përshkruan vetëm gjeometrinë e materialit.

Ajo që qeliza përjeton në të vërtetë është forca shtypëse e krijuar nga shkuma në një nivel të caktuar ngjeshjeje.

Për shembull, dy shkumë mund të kenë një trashësi fillestare prej 3 mm:

• Shkuma A mund të gjenerojë forcë kompresive relativisht të lartë gjatë ngjeshjes.

• Shkuma B mund të gjenerojë forcë shtypëse më të ulët dhe më graduale.

Megjithëse trashësia e tyre është identike, efekti i tyre në qelizë mund të jetë shumë i ndryshëm.

I njëjti parim zbatohet kur krahasojmë trashësi të ndryshme të të njëjtit material.

Një shkumë më e trashë mund të sigurojë më shumë kapacitet zhvendosjeje, por nëse gjeneron forcë të tepruar shtypëse në nivelin e ngjeshjes së funksionimit, mund të mos jetë e përshtatshme për aplikim.

Prandaj, pyetja kryesore nuk është:

'Sa e trashë duhet të jetë shkuma?'

Është:

'Çfarë force shtypëse do të gjenerojë shkuma në të gjithë intervalin aktual të ngjeshjes operative?'

3. Cilat parametra të shkumës kanë rëndësi në aplikacionet e paketave të baterive?

Kur vlerësoni shkumën e kompresimit për një paketë baterie, duhet të merren parasysh disa parametra së bashku.

3.1 Devijimi i forcës së kompresimit (CFD)

Devijimi i forcës së ngjeshjes, ose CFD, përshkruan forcën e krijuar nga një shkumë kur ngjeshet në një devijim specifik.

Për shembull:

• 10% komprimim

• 25% komprimim

• 50% komprimim

Forca që rezulton në çdo nivel të ngjeshjes ofron një pamje shumë më të qartë të sjelljes mekanike të materialit sesa vetëm dendësia.

Për aplikimet e baterive, objektivi në përgjithësi nuk është të zgjidhet materiali më i fortë në dispozicion.

Në vend të kësaj, shkuma duhet të sigurojë një përgjigje kompresive të përshtatshme dhe të kontrolluar brenda intervalit të presionit të lejuar të qelizës.

Kjo e bën kurbën e ngjeshjes një pjesë të rëndësishme të përzgjedhjes së materialit.

3.2 Kurba e ngjeshjes

Një vlerë e vetme CFD nuk ofron gjithmonë informacion të mjaftueshëm.

Për shembull, një furnizues mund të sigurojë:

Forca e Kompresimit @ 25% = XX kPa

Kjo vlerë është e dobishme, por çka nëse aplikacioni aktual funksionon ndërmjet 10% dhe 40% kompresim?

Sjellja e shkumës në të gjithë gamën e ngjeshjes mund të jetë më e rëndësishme sesa performanca e saj në një pikë të caktuar testimi.

Konsideroni dy materiale hipotetike:

Të dy materialet mund të tregojnë performancë të ngjashme me ngjeshje 25%.

Megjithatë, sjellja e tyre mund të bëhet dukshëm e ndryshme në nivele më të larta të kompresimit.

Nëse zgjerimi i qelizës rrit ngjeshjen e shkumës gjatë shërbimit, ky ndryshim mund të bëhet i rëndësishëm për dizajnin e përgjithshëm të paketimit.

Për këtë arsye, inxhinierët duhet të vlerësojnë sjelljen e devijimit të forcës përgjatë diapazonit të pritshëm të kompresimit , në vend që të mbështeten në një pikë të vetme të dhënash.

4. Kompresimi afatgjatë: A do ta ruajë shkuma forcën e saj?

Performanca fillestare e kompresimit është vetëm një pjesë e ekuacionit.

Një paketë baterie pritet të funksionojë përmes cikleve të përsëritura të karikimit dhe shkarkimit.

Qeliza mund të zgjerohet dhe tkurret në mënyrë të përsëritur, ndërsa plakja afatgjatë mund të sjellë ndryshime shtesë dimensionale.

Prandaj, shkuma duhet të ruajë funksionin e saj mekanik me kalimin e kohës.

Këtu bëhet i rëndësishëm relaksimi i stresit dhe grupi i kompresimit .

Relaksimi i stresit

Relaksimi i stresit ndodh kur një material mbahet në një deformim relativisht konstant ndërsa forca që gjeneron zvogëlohet gradualisht me kalimin e kohës.

Për shembull:

Një shkumë mund të gjenerojë fillimisht 100 kPa në një nivel të caktuar kompresimi.

Pasi të mbetet e ngjeshur për një periudhë të gjatë, forca mund të ulet.

Nëse dizajni origjinal merr parasysh vetëm forcën fillestare të ngjeshjes, performanca aktuale afatgjatë mund të ndryshojë nga rezultati fillestar i testit.

Set për kompresim

Seti i kompresimit përshkruan tendencën e materialit për të mbajtur deformimin e përhershëm pas ngjeshjes.

Një grup kompresimi i lartë mund të zvogëlojë aftësinë e materialit për të rikuperuar trashësinë e tij origjinale dhe për të mbajtur një mbështetje të qëndrueshme mekanike.

Për aplikimet e kompresimit të baterive, të dyja vetitë duhet të merren parasysh gjatë vlerësimit të performancës afatgjatë.

5. A siguron gjithmonë shkuma më e butë menaxhim më të mirë të zgjerimit të qelizave?

Përsëri, jo domosdoshmërisht.

Është joshëse të supozohet se shkuma më e butë do të jetë automatikisht më e mirë sepse mund të strehojë më shumë zgjerim.

Megjithatë, një material tepër i butë mund të mos sigurojë mbështetje të mjaftueshme mekanike.

Nga ana tjetër, një material tepër i ngurtë mund të gjenerojë forcë të tepruar shtypëse ndërsa qeliza zgjerohet.

Qëllimi është të gjendet ekuilibri i duhur midis:

Zgjerimi i qelizave
→ Trashësia e shkumës
→ Raporti i ngjeshjes
→ Forca e kompresimit
→ Rimëkëmbja
→ Mbajtja afatgjatë e forcës

Kjo është arsyeja pse zgjedhja e shkumës së paketës së baterisë është në thelb një problem mekanik i përputhjes , dhe jo thjesht një vendim për fortësinë e materialit.

6. Pse Shkuma Mikrocelulare PU konsiderohet për aplikime në bateri?

Shkuma poliuretani mikroqelizore (PU) mund të projektohet për të ofruar karakteristika të ndryshme të kompresimit dhe rikuperimit.

Në varësi të formulimit dhe strukturës, shkuma mikroqelizore PU mund të ofrojë një kombinim të:

• Kompresim i kontrolluar

• Amortizim

• Rikuperim elastik

• Menaxhimi i dridhjeve

• Shpërndarja e stresit

• Performanca e kompresimit afatgjatë

Këto karakteristika e bëjnë shkumën mikroqelizore PU një zgjidhje potenciale materiale për aplikime të tilla si:

• Paketat e baterive EV

• Modulet e baterisë

• Kompresimi i qelizave në qese

• Mbështetje qelizë në qelizë

• Mbështetje nga qeliza në modul

• Menaxhimi i zgjerimit të baterisë

Megjithatë, 'Shkuma PU' në vetvete nuk është një specifikim i mjaftueshëm i materialit.

Shkuma të ndryshme PU mund të kenë shumë të ndryshme:

• Dendësia

• Fortësia

• Struktura e qelizave

• Forca e ngjeshjes

• Sjellja e rikuperimit

• Set kompresimi

• Performanca e temperaturës

Prandaj, pyetja e saktë nuk është:

'A mund të përdoret shkuma PU në një paketë baterie?'

Pyetja më e dobishme është:

'Cila shkumë PU siguron sjelljen e kompresimit të kërkuar nga dizajni specifik i baterisë?'

7. Një qasje praktike për përzgjedhjen e shkumës së paketës së baterive

Nëse aktualisht jeni duke vlerësuar shkumën e kompresimit për një aplikim baterie, filloni me kushtet aktuale të funksionimit dhe jo me specifikimet e shkumës.

Hapi 1: Përcaktoni llojin e qelizës

Identifikoni nëse aplikacioni përdor:

• Qelizat qese

• Qelizat prizmatike

• Qeliza cilindrike

Kërkesat mekanike mund të ndryshojnë ndjeshëm ndërmjet modeleve të ndryshme të qelizave.

Hapi 2: Përcaktoni boshllëkun e disponueshëm

Për shembull:

Hendeku i disponueshëm: 2.5 mm

Hapësira e disponueshme është një nga faktorët kryesorë që përcakton trashësinë e kërkuar të shkumës.

Hapi 3: Përcaktoni kompresimin e synuar

Përcaktoni se sa do të ngjeshet shkuma gjatë montimit dhe funksionimit.

Për shembull:

Kompresimi fillestar: 20–30%

Vlera aktuale duhet të përcaktohet nga modeli specifik i baterisë dhe jo nga aplikimi i një objektivi universal.

Hapi 4: Përcaktoni forcën e kërkuar të kompresimit

Ky është një nga parametrat më të rëndësishëm.

Në vend që thjesht t'i tregoni një furnizuesi të shkumës:

'Ne kemi nevojë për një shkumë të butë.'

Është shumë më e dobishme të specifikoni forcën e kërkuar të ngjeshjes ose diapazonin e presionit.

Hapi 5: Merrni parasysh zgjerimin e qelizave

Vlerësoni se si trashësia e qelizës mund të ndryshojë gjatë funksionimit dhe plakjes.

Më pas, shkuma duhet të vlerësohet në gamën përkatëse të kompresimit.

Hapi 6: Vlerësimi i Performancës Afatgjatë

Merrni parasysh:

• Set kompresimi

• Relaksimi i stresit

• Rimëkëmbja

• Rezistenca ndaj temperaturës

• Performanca e çiklizmit me kompresim

Hapi 7: Zgjidhni trashësinë dhe densitetin e shkumës

Vetëm pasi të kuptohen parametrat e mësipërm duhet të finalizohet trashësia dhe dendësia.

Me fjalë të tjera:

Mos filloni me trashësi dhe më pas kërkoni një shkumë.

Filloni me kërkesat mekanike , më pas përcaktoni se cili ndërtim dhe trashësi shkumë mund t'i plotësojë ato.

8. Çfarë informacioni duhet të jepni kur kërkoni mostra të shkumës së baterisë?

Një hetim i përgjithshëm si:

'Ju lutemi rekomandoni një shkumë për aplikacionet e baterive EV.'

zakonisht nuk jep informacion të mjaftueshëm për një rekomandim material domethënës.

Një hetim teknik më i dobishëm do të përfshinte:

Aplikimi: Mbështjellësi i kompresimit qelizë në qelizë / qelizë në modul

Lloji i qelizës: Qese / Prizmatike / Cilindrike

Hendeku i disponueshëm: XX mm

Trashësia e synuar e shkumës: XX mm

Kompresimi fillestar: XX%

Forca e kërkuar për shtypje: XX–XX kPa

Temperatura e funksionimit: XX–XX °C

Çiklizmi me ngjeshje: XX cikle

Seti i kërkuar i kompresimit: XX%

Kërkesa shtesë: Retardaniteti i flakës, izolimi elektrik, rezistenca termike, mbështetësja ngjitëse, prerja e prerjes ose kërkesa të tjera

Sa më qartë të përcaktohen kushtet e aplikimit, aq më saktë një furnizues i shkumës mund të vlerësojë materialet e mundshme.

9. Si të vlerësoni një shkumë kompresimi të baterisë nga një furnizues

Kur krahasoni materiale të ndryshme, është e lehtë të përqendroheni në numrat e parë në një fletë të të dhënave teknike:

Dendësia.
Trashësia.
Fortësia.

Këto parametra janë të dobishëm, por nuk tregojnë historinë e plotë.

Për një aplikim kompresimi, shpesh është më e dobishme të kërkoni:

• Të dhënat e devijimit të forcës së kompresimit

• Kurbat e forcës-devijim

• Të dhënat e grupit të kompresimit

• Të dhënat e relaksimit të stresit

• Karakteristikat e rikuperimit

• Performanca e temperaturës

• Performanca e kompresimit afatgjatë

• Testimi i mostrës sipas kushteve aktuale të aplikimit

Kjo qasje i lejon inxhinierët të vlerësojnë materialin bazuar në performancën e tij funksionale , në vend që thjesht të krahasojnë specifikimet e katalogut.

10. Një mënyrë më e mirë për të menduar për zgjedhjen e shkumës së paketës së baterisë

Për aplikimet e baterive, procesi i përzgjedhjes mund të thjeshtohet në një zinxhir inxhinierik:

Sjellja e qelizës
↓
Hendeku i disponueshëm
↓
Trashësia e shkumës
↓
Raporti i ngjeshjes
↓
Forca e ngjeshjes
↓
Kompleti i relaksimit / ngjeshjes
↓
Performanca mekanike afatgjatë

Kjo është një mënyrë më e plotë për të vlerësuar shkumën e kompresimit sesa thjesht të pyesësh nëse një material është 'i butë' ose 'i fortë'.

Për shkumat XY, zgjidhjet mikroqelizore të shkumës PU si seria INF mund të vlerësohen bazuar në kërkesat specifike të aplikacionit.

Përzgjedhja e materialit duhet të bazohet në diapazonin e kërkuar të ngjeshjes, forcën e ngjeshjes, sjelljen e rikuperimit, kushtet e temperaturës dhe performancën afatgjatë dhe jo vetëm në klasën e produktit.

Përfundim: Përzgjedhja e shkumës së baterisë nuk ka të bëjë vetëm me trashësinë

Nëse duhet të mbani mend një gjë kur zgjidhni shkumë për një paketë baterie, është kjo:

Shkuma më e trashë nuk do të thotë automatikisht mburrje më e mirë dhe shkuma më e butë nuk nënkupton automatikisht menaxhim më të mirë të zgjerimit.

Materiali i duhur duhet të përputhet me sjelljen aktuale mekanike të sistemit të baterisë.

Pyetjet kryesore janë:

• Sa do të zgjerohet qeliza?

• Cili është boshllëku i disponueshëm?

• Çfarë gamë kompresimi do të përjetojë shkuma?

• Cila forcë shtypëse është e pranueshme?

• Si do të rikuperohet shkuma?

• Sa forcë do të mbajë pas ngjeshjes afatgjatë?

• Si do të ndikojnë temperatura dhe çiklizmi në performancën e tij?

Prandaj, një shkumë e përshtatshme për kompresim baterie duhet të zgjidhet bazuar në sjelljen e kompresimit dhe performancën afatgjatë , jo vetëm trashësinë ose densitetin.

Për zhvilluesit e paketave të baterive që vlerësojnë shkumën e kompresimit, ofrimi i llojit të qelizës, hendekut të disponueshëm, kompresimit të synuar, forcës së kërkuar të kompresimit, temperaturës së funksionimit dhe kërkesave të performancës afatgjatë është pika më e mirë e fillimit.

Sepse në një paketë baterie, pyetja më e rëndësishme nuk është se sa e trashë është shkuma.

Është mënyra se si shkuma sillet kur qeliza zgjerohet - dhe se si ajo sjellje ndryshon gjatë jetëgjatësisë së baterisë.