Materiales que mejoran el rendimiento de la batería
Materiales que mejoran el rendimiento de la batería
Aunque la utilidad de los vehículos eléctricos (EV) ha logrado avances significativos durante la última década, queda mucho trabajo por hacer para mejorar su rendimiento y reducir los costos. En el centro de este desafío se encuentra el sistema de batería, en el que los diseñadores deben intentar equilibrar las restricciones competitivas, como el costo, la potencia y el peso, para optimizar el rendimiento del vehículo. A menudo, el camino más prometedor hacia una solución se encuentra en el ensamblaje del paquete de baterías, donde cada iteración del diseño debe considerar posibles compensaciones para la gestión térmica, la susceptibilidad a las interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencia (EMI/RFI) y el estrés físico/ambiental. MG Chemicals tiene una amplia cartera de soluciones de materiales que cubren los desafíos comunes que se encuentran en los sistemas de baterías.
Adhesivos funcionales para unir y proteger
La función principal de un adhesivo es unir dos superficies lo suficiente como para proporcionar un soporte mecánico funcional. Sin embargo, los adhesivos especiales con propiedades secundarias, como la retardancia de llama y la conductividad térmica, tienen propiedades adicionales que son valiosas cuando se usan en ensamblajes de paquetes de baterías. Estos adhesivos también mejoran la resistencia al choque térmico y reducen el peso de la batería al eliminar las soldaduras.
Adhesivos estructurales y térmicos
El tipo de batería líder para vehículos eléctricos es la batería de iones de litio, principalmente debido a su alta densidad de energía y longevidad. Sin embargo, una desventaja de esta batería es el riesgo de incendio si la batería se perfora o se carga incorrectamente. Para reducir este riesgo, los diseñadores utilizan materiales ignífugos como nuestro 9200FR para construir cortafuegos alrededor del paquete de baterías para evitar la propagación del fuego. Este adhesivo es un epoxi estructural ignífugo de dos partes que ofrece una fuerza de unión excepcional y cuenta con la certificación UL2 V-94 de Underwriter Laboratories. También es un excelente reemplazo para las películas de PET utilizadas a lo largo del canal de enfriamiento para unir módulos, ya sea en una matriz cilíndrica o prismática.
La gestión térmica es un parámetro de diseño crítico para los paquetes de baterías, ya que las celdas individuales de los módulos se calientan durante la carga, lo que requiere una disipación de calor rápida y efectiva. Los módulos se unen dentro de la matriz del paquete mediante adhesivos termoconductores, como nuestro 8329TFF y 8349TFM, que facilitan la transferencia de calor lateral efectiva fuera del paquete y regulan la temperatura. Estos materiales conectan los módulos a las placas frías y se pueden usar como rellenos de espacio entre la parte superior del paquete y la tapa para ayudar a disipar el calor.
Figura 1: Diagrama de capas del paquete de baterías con adhesivo estructural (izquierda) y matriz de celdas con adhesivo termoconductor (derecha)
Recubrimientos conductores para reducción de ruido
Los revestimientos eléctricamente conductores son sistemas de 1 o 2 componentes que contienen rellenos conductores como níquel, cobre y plata, siendo los sistemas aglutinantes estándar en la mayoría de los revestimientos industriales. Estos recubrimientos son un medio rápido y fácil de metalizar plásticos para dos propósitos principales: proteger los equipos eléctricos de EMI/RFI y crear rastros. Con los paquetes de baterías, los diseñadores deben proteger la batería de los dispositivos vecinos tanto dentro como fuera del vehículo para evitar la diafonía y el mal funcionamiento posterior. Se pueden aplicar recubrimientos conductores como nuestro 841AR y 842AR en el interior de la tapa del paquete de baterías y el ensamblaje de la caja para bloquear la interferencia de campos magnéticos y eléctricos externos. Estos recubrimientos permiten a los fabricantes de automóviles pasar de cajas de baterías de metal pesado a plásticos livianos, lo que reduce el peso total y mejora la eficiencia. Además, estos revestimientos conductores reducen la resistencia eléctrica entre los materiales activos y el papel de aluminio a lo largo de la pared de las celdas de la batería, mejorando el rendimiento de carga y descarga.
Figura 2: Recubrimiento conductor a lo largo de la pared de la celda de la batería
Conservación
Los componentes del vehículo están expuestos a una variedad de contaminantes, que van desde los fluidos que circulan dentro del vehículo hasta las sales y otros elementos corrosivos del entorno externo. Para garantizar la longevidad de las baterías EV, se aplican recubrimientos y resinas para proteger las secciones de la corrosión, los golpes y los arcos eléctricos. Los recubrimientos dieléctricos como nuestro 4223F, 4225, 4200UV y 4226A se utilizan para recubrir componentes eléctricos como tableros de circuitos impresos, barras colectoras y placas frías que son susceptibles a fallas por corrosión o formación de arcos.
Las resinas líquidas como nuestros compuestos de encapsulado 834B y 834HTC curan hasta formar una superficie dura y rígida y se pueden usar para llenar los espacios entre las celdas y garantizar que todo permanezca firmemente en su lugar. Los compuestos de encapsulado son térmicamente conductores y retardantes de llama, lo que ayuda a prevenir el sobrecalentamiento y el fuego descontrolado en caso de ignición.
Figura 3: Recubrimiento de conformación en la placa de circuito del paquete de baterías
Conclusión
Mejorar el rendimiento de la batería de los vehículos eléctricos (EV) mediante el uso de materiales especiales es una tarea constante. La tarea principal de los diseñadores es equilibrar las restricciones competitivas, como el costo, la potencia y el peso, para optimizar el rendimiento del vehículo. MG Chemicals ofrece materiales que cubren los desafíos comunes de diseño de sistemas de baterías. Esto incluye adhesivos funcionales que no solo se unen, sino que también tienen propiedades adicionales, como retardo de llama y conductividad térmica.
Un ejemplo es el epoxi estructural ignífugo de 2 partes 9200FR, que ofrece una fuerza de unión excepcional y cuenta con la certificación UL94 V-0 de Underwriter Laboratories. Se puede utilizar para construir cortafuegos alrededor del paquete de baterías para evitar la propagación del fuego. Otro material clave son los recubrimientos conductores como nuestro 841AR y 842AR, que se pueden aplicar al interior de la tapa del paquete de baterías y al conjunto de la caja para bloquear la interferencia de campos magnéticos y eléctricos externos. Estos recubrimientos permiten a los fabricantes de automóviles cambiar a plásticos livianos para reducir el peso total y mejorar la eficiencia.
