Materiały poprawiające wydajność baterii

Materiały poprawiające wydajność baterii

Chociaż użyteczność pojazdów elektrycznych (EV) poczyniła znaczne postępy w ciągu ostatniej dekady, pozostaje wiele do zrobienia, aby poprawić ich wydajność i obniżyć koszty. Sercem tego wyzwania jest system akumulatorów, w którym projektanci muszą próbować zrównoważyć konkurujące ze sobą ograniczenia, takie jak koszt, moc i waga, aby zoptymalizować osiągi pojazdu. Często najbardziej obiecującą drogą do rozwiązania jest zespół akumulatorów, gdzie każda iteracja projektu musi uwzględniać potencjalne kompromisy w zakresie zarządzania temperaturą, podatności na zakłócenia elektromagnetyczne i częstotliwości radiowe (EMI/RFI) oraz obciążenia środowiskowe/fizyczne. Firma MG Chemicals dysponuje obszernym portfolio rozwiązań materiałowych obejmujących typowe wyzwania napotykane w systemach akumulatorów.

Kleje funkcjonalne do klejenia i zabezpieczania

Podstawową funkcją kleju jest wystarczające połączenie dwóch powierzchni, aby zapewnić funkcjonalne wsparcie mechaniczne. Jednak specjalne kleje o właściwościach drugorzędnych, takich jak ognioodporność i przewodność cieplna, mają dodatkowe właściwości, które są cenne, gdy są stosowane w zespołach akumulatorów. Kleje te poprawiają również odporność na szok termiczny i zmniejszają wagę baterii, eliminując spawy.

Kleje strukturalne i termiczne

Wiodącym rodzajem akumulatorów do pojazdów elektrycznych jest akumulator litowo-jonowy, głównie ze względu na wysoką gęstość energii i długowieczność. Wadą tej baterii jest jednak ryzyko pożaru w przypadku przebicia lub nieprawidłowego naładowania baterii. Aby zmniejszyć to ryzyko, projektanci używają materiałów zmniejszających palność, takich jak nasz 9200FR, do budowy ścian ogniowych wokół akumulatora, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się ognia. Ten klej jest dwuskładnikowym, trudnopalnym strukturalnym klejem epoksydowym, który zapewnia wyjątkową siłę wiązania i posiada certyfikat UL2 V-94 wydany przez Underwriter Laboratories. Jest również doskonałym zamiennikiem folii PET stosowanych wzdłuż rynny chłodzącej do łączenia modułów, zarówno w układzie cylindrycznym, jak i pryzmatycznym.

Zarządzanie temperaturą jest krytycznym parametrem projektowym akumulatorów, ponieważ poszczególne ogniwa modułów nagrzewają się podczas ładowania, co wymaga szybkiego i efektywnego odprowadzania ciepła. Moduły są łączone ze sobą w ramach pakietu za pomocą klejów przewodzących ciepło, takich jak nasze 8329TFF i 8349TFM, które ułatwiają efektywne boczne odprowadzanie ciepła z pakietu i regulują temperaturę. Materiały te łączą moduły z zimnymi płytami i mogą być używane jako wypełniacze szczelin między górną częścią opakowania a pokrywą, aby wspomóc odprowadzanie ciepła.

Rysunek 1: Schemat warstw zestawu baterii z klejem strukturalnym (po lewej) i matrycą ogniw z klejem przewodzącym ciepło (po prawej)

Powłoki przewodzące redukujące hałas

Powłoki przewodzące prąd elektryczny to systemy jedno- lub dwuskładnikowe zawierające wypełniacze przewodzące, takie jak nikiel, miedź i srebro, przy czym układy wiążące są standardem w większości powłok przemysłowych. Powłoki te są szybkim i łatwym sposobem metalizacji tworzyw sztucznych w dwóch podstawowych celach: ekranowania urządzeń elektrycznych przed zakłóceniami EMI/RFI oraz tworzenia śladów. W przypadku zestawów akumulatorów projektanci muszą chronić akumulator przed sąsiednimi urządzeniami, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz pojazdu, aby zapobiec przesłuchom i późniejszym awariom. Powłoki przewodzące, takie jak nasze modele 1AR i 2AR, można nakładać na wewnętrzną stronę pokrywy akumulatora i zespołu obudowy, aby blokować zakłócenia pochodzące od zewnętrznych pól magnetycznych i elektrycznych. Powłoki te umożliwiają producentom samochodów przejście z ciężkich metalowych obudów akumulatorów na lekkie tworzywa sztuczne, zmniejszając całkowitą wagę i poprawiając wydajność. Ponadto te przewodzące powłoki zmniejszają opór elektryczny między materiałami aktywnymi a folią aluminiową wzdłuż ścianek ogniw akumulatora, poprawiając wydajność ładowania i rozładowywania.

Rysunek 2: Powłoka przewodząca wzdłuż ścianki ogniwa akumulatora

Ochrona

Elementy pojazdu są narażone na różnorodne zanieczyszczenia, począwszy od płynów krążących w pojeździe, a skończywszy na solach i innych elementach powodujących korozję ze środowiska zewnętrznego. Aby zapewnić długowieczność akumulatorów pojazdów elektrycznych, stosowane są powłoki i żywice chroniące sekcje przed korozją, wstrząsami i wyładowaniami łukowymi. Powłoki dielektryczne, takie jak 4223F, 4225, 4200UV i 4226A, są używane do powlekania elementów elektrycznych, takich jak płytki obwodów drukowanych, szyny zbiorcze i zimne płyty, które są podatne na uszkodzenia spowodowane korozją lub wyładowaniami łukowymi.

Płynne żywice, takie jak nasze mieszanki do zalewania 834B i 834HTC, utwardzają się, tworząc twardą, sztywną powierzchnię i mogą być używane do wypełniania szczelin między komórkami i zapewniania, że ​​wszystko pozostanie na swoim miejscu. Mieszanki zalewowe są zarówno przewodzące ciepło, jak i trudnopalne, pomagając zapobiegać przegrzaniu i niekontrolowanemu pożarowi w przypadku zapłonu.

Rysunek 3: Powłoka ochronna na płytce drukowanej zestawu akumulatorów

Konkluzja

Poprawa wydajności akumulatorów pojazdów elektrycznych (EV) poprzez zastosowanie specjalnych materiałów to ciągłe zadanie. Głównym zadaniem projektantów jest zrównoważenie konkurencyjnych ograniczeń, takich jak koszt, moc i waga, aby zoptymalizować osiągi pojazdu. MG Chemicals oferuje materiały, które odpowiadają na typowe wyzwania związane z projektowaniem systemów baterii. Obejmuje to funkcjonalne kleje, które nie tylko wiążą, ale mają również dodatkowe właściwości, takie jak trudnopalność i przewodność cieplna.

Przykładem jest dwuskładnikowa strukturalna żywica epoksydowa zmniejszająca palność 2FR, która zapewnia wyjątkową siłę wiązania i posiada certyfikat UL9200 V-94 wydany przez Underwriter Laboratories. Można go użyć do zbudowania ścian ogniowych wokół zestawu akumulatorów, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się ognia. Innym kluczowym materiałem są powłoki przewodzące, takie jak nasze modele 0AR i 841AR, które można nakładać na wewnętrzną stronę pokrywy akumulatora i obudowy w celu zablokowania zakłóceń pochodzących z zewnętrznych pól magnetycznych i elektrycznych. Powłoki te umożliwiają producentom samochodów przejście na lekkie tworzywa sztuczne w celu zmniejszenia masy całkowitej i poprawy wydajności.