Materiály, které zlepšují výkon baterie

Materiály, které zlepšují výkon baterie

Přestože užitná hodnota elektrických vozidel (EV) za poslední desetiletí výrazně pokročila, zbývá ještě mnoho práce na zlepšení jejich výnosu a snížení nákladů. Jádrem této výzvy je bateriový systém, kde se konstruktéři musí snažit vyvážit konkurenční omezení, jako jsou náklady, výkon a hmotnost, aby optimalizovali výkon vozidla. Nejslibnější cesta k řešení často spočívá v sestavě bateriové sady, kde každá iterace návrhu musí vzít v úvahu potenciální kompromisy pro řízení teploty, náchylnost k elektromagnetickému a vysokofrekvenčnímu rušení (EMI/RFI) a environmentální/fyzickou zátěž. MG Chemicals má rozsáhlé portfolio materiálových řešení pokrývajících běžné výzvy, se kterými se setkáváme v bateriových systémech.

Funkční lepidla pro lepení a ochranu

Primární funkcí lepidla je dostatečně spojit dva povrchy, aby poskytly funkční mechanickou podporu. Nicméně speciální lepidla se sekundárními vlastnostmi, jako je zpomalení hoření a tepelná vodivost, mají další vlastnosti, které jsou cenné při použití v sestavách bateriových sad. Tato lepidla také zlepšují odolnost proti tepelným šokům a snižují hmotnost baterie odstraněním svárů.

Konstrukční a tepelná lepidla

Vedoucím typem baterie pro elektrická vozidla je lithium-iontová baterie, a to především díky své vysoké hustotě energie a dlouhé životnosti. Nevýhodou této baterie je však nebezpečí požáru při proražení nebo nesprávném nabití baterie. Aby se toto riziko snížilo, konstruktéři používají materiály zpomalující hoření, jako je náš 9200FR, k vybudování firewallů kolem baterie, aby se zabránilo šíření požáru. Toto lepidlo je dvousložkový samozhášecí strukturální epoxid, který nabízí výjimečnou pevnost spoje a má certifikaci UL2 V-94 od Underwriter Laboratories. Je také vynikající náhradou za PET fólie používané podél chladicího žlabu k lepení modulů, ať už ve válcovém nebo prizmatickém poli.

Tepelný management je kritickým konstrukčním parametrem pro bateriové sady, protože jednotlivé články modulů se během nabíjení zahřívají, což vyžaduje rychlý a efektivní odvod tepla. Moduly jsou spojeny dohromady v rámci sady pomocí tepelně vodivých lepidel, jako jsou naše 8329TFF a 8349TFM, která usnadňují efektivní boční přenos tepla z balení a regulují teplotu. Tyto materiály spojují moduly se studenými deskami a lze je použít jako výplně mezery mezi horní částí balení a víkem, aby se napomohlo odvodu tepla.

Obrázek 1: Schéma vrstev baterie se strukturálním lepidlem (vlevo) a pole článků s tepelně vodivým lepidlem (vpravo)

Vodivé povlaky pro snížení hluku

Elektricky vodivé povlaky jsou 1 nebo 2složkové systémy obsahující vodivá plniva, jako je nikl, měď a stříbro, přičemž pojivové systémy jsou standardem ve většině průmyslových povlaků. Tyto povlaky jsou rychlým a snadným prostředkem pokovování plastů pro dva základní účely: stínění elektrického zařízení před EMI/RFI a vytváření stop. U bateriových sad musí konstruktéři chránit baterii před sousedními zařízeními uvnitř i vně vozidla, aby se zabránilo přeslechům a následným poruchám. Vodivé povlaky, jako jsou naše 841AR a 842AR, mohou být aplikovány na vnitřní stranu víka baterie a sestavy pouzdra, aby se zabránilo rušení vnějšími magnetickými a elektrickými poli. Tyto povlaky umožňují výrobcům automobilů přejít od těžkých kovových pouzder na baterie k lehkým plastům, což snižuje celkovou hmotnost a zlepšuje efektivitu. Tyto vodivé povlaky navíc snižují elektrický odpor mezi aktivními materiály a hliníkovou fólií podél stěny bateriových článků, čímž zlepšují nabíjecí a vybíjecí výkon.

Obrázek 2: Vodivý povlak podél stěny bateriového článku

Umweltschutz

Součásti vozidla jsou vystaveny různým kontaminantům, od kapalin cirkulujících ve vozidle až po soli a další korozivní prvky z vnějšího prostředí. Aby byla zajištěna dlouhá životnost baterií EV, jsou naneseny povlaky a pryskyřice, které chrání sekce před korozí, nárazy a jiskřením. Dielektrické povlaky, jako jsou naše 4223F, 4225, 4200UV a 4226A, se používají k potahování elektrických součástí, jako jsou desky tištěných spojů, přípojnice a studené desky, které jsou náchylné k poškození v důsledku koroze nebo jiskření.

Tekuté pryskyřice, jako jsou naše zalévací hmoty 834B a 834HTC, vytvrzují na tvrdý, tuhý povrch a lze je použít k vyplnění mezer mezi buňkami a zajistit, aby vše zůstalo pevně na svém místě. Zalévací hmoty jsou jak tepelně vodivé, tak zpomalují hoření, což pomáhá předcházet přehřátí a nekontrolovanému požáru v případě vznícení.

Obrázek 3: Konformní povlak na desce plošných spojů baterie

Závěr

Zlepšování výkonu baterie elektrických vozidel (EV) pomocí speciálních materiálů je neustálým úkolem. Hlavním úkolem konstruktérů je vyvážit konkurenční omezení, jako jsou náklady, výkon a hmotnost, aby se optimalizoval výkon vozidla. MG Chemicals nabízí materiály, které pokrývají běžné výzvy při návrhu bateriových systémů. Patří sem funkční lepidla, která nejen lepí, ale mají také další vlastnosti, jako je zpomalení hoření a tepelná vodivost.

Příkladem je 2FR dvousložkový strukturní epoxid zpomalující hoření, který nabízí výjimečnou pevnost spoje a má certifikaci UL9200 V-94 od Underwriter Laboratories. Může být použit k vybudování firewallů kolem baterie, aby se zabránilo šíření požáru. Dalším klíčovým materiálem jsou vodivé povlaky, jako jsou naše 0AR a 841AR, které lze aplikovat na vnitřní stranu víka baterie a sestavy pouzdra, aby se zabránilo rušení vnějšími magnetickými a elektrickými poli. Tyto povlaky umožňují výrobcům automobilů přejít na lehké plasty, aby se snížila celková hmotnost a zlepšila účinnost.