Материалы, повышающие производительность батареи

Материалы, повышающие производительность батареи

Хотя за последнее десятилетие использование электромобилей (ЭМ) значительно продвинулось вперед, предстоит еще многое сделать для повышения их производительности и снижения затрат. В основе этой задачи лежит аккумуляторная система, где разработчики должны попытаться сбалансировать конкурирующие ограничения, такие как стоимость, мощность и вес, чтобы оптимизировать характеристики автомобиля. Часто наиболее многообещающий путь к решению лежит в сборке аккумуляторной батареи, где каждая итерация проекта должна учитывать потенциальные компромиссы для управления температурой, восприимчивости к электромагнитным и радиочастотным помехам (EMI/RFI) и окружающей среде/физическим нагрузкам. MG Chemicals имеет обширный портфель решений по материалам, позволяющих решить общие проблемы, возникающие в аккумуляторных системах.

Функциональные клеи для склеивания и защиты

Основная функция клея состоит в том, чтобы склеить две поверхности в достаточной степени, чтобы обеспечить функциональную механическую поддержку. Однако специальные клеи со вторичными свойствами, такими как огнестойкость и теплопроводность, обладают дополнительными свойствами, которые имеют значение при использовании в узлах аккумуляторных батарей. Эти клеи также улучшают устойчивость к тепловому удару и уменьшают вес батареи за счет устранения сварных швов.

Структурные и термические клеи

Ведущим типом аккумуляторов для электромобилей является литий-ионный аккумулятор, в основном из-за его высокой плотности энергии и долговечности. Однако недостатком этой батареи является риск возгорания, если батарея проколота или неправильно заряжена. Чтобы уменьшить этот риск, разработчики используют огнестойкие материалы, такие как наш 9200FR, для создания брандмауэров вокруг аккумуляторной батареи, чтобы предотвратить распространение огня. Этот клей представляет собой двухкомпонентную огнестойкую конструкционную эпоксидную смолу, которая обеспечивает исключительную прочность сцепления и имеет сертификат UL2 V-94 от Underwriter Laboratories. Это также отличная замена ПЭТ-пленкам, используемым вдоль охлаждающего желоба для соединения модулей, будь то цилиндрическая или призматическая матрица.

Управление температурным режимом является критическим параметром конструкции аккумуляторных батарей, поскольку отдельные элементы модулей нагреваются во время зарядки, что требует быстрого и эффективного отвода тепла. Модули соединяются внутри массива блоков с помощью теплопроводных клеев, таких как наши 8329TFF и 8349TFM, которые способствуют эффективной боковой передаче тепла из блока и регулируют температуру. Эти материалы соединяют модули с охлаждающими пластинами и могут использоваться в качестве заполнителей зазоров между верхней частью упаковки и крышкой для лучшего отвода тепла.

Рис. 1. Диаграмма слоев аккумуляторной батареи со структурным клеем (слева) и массивом ячеек с теплопроводным клеем (справа)

Токопроводящие покрытия для снижения шума

Электропроводящие покрытия представляют собой 1- или 2-компонентные системы, содержащие проводящие наполнители, такие как никель, медь и серебро, при этом связующие системы являются стандартными для большинства промышленных покрытий. Эти покрытия представляют собой быстрое и простое средство металлизации пластмасс для двух основных целей: экранирование электрооборудования от электромагнитных/радиочастотных помех и создание следов. С аккумуляторными блоками разработчики должны экранировать аккумулятор от соседних устройств как внутри, так и снаружи автомобиля, чтобы предотвратить перекрестные помехи и последующие неисправности. Токопроводящие покрытия, такие как наши 841AR и 842AR, могут быть нанесены на внутреннюю часть крышки батарейного блока и корпуса в сборе, чтобы блокировать помехи от внешних магнитных и электрических полей. Эти покрытия позволяют автопроизводителям переходить от тяжелых металлических корпусов аккумуляторов к легким пластикам, снижая общий вес и повышая эффективность. Кроме того, эти проводящие покрытия снижают электрическое сопротивление между активными материалами и алюминиевой фольгой вдоль стенки аккумуляторных элементов, улучшая характеристики зарядки и разрядки.

Рисунок 2: Токопроводящее покрытие вдоль стенки элемента батареи

Сохранение

Компоненты автомобиля подвергаются воздействию различных загрязняющих веществ, начиная от жидкостей, циркулирующих внутри автомобиля, заканчивая солями и другими коррозионно-активными элементами из внешней среды. Для обеспечения долговечности аккумуляторов электромобилей применяются покрытия и смолы для защиты секций от коррозии, ударов и дугового разряда. Диэлектрические покрытия, такие как наши 4223F , 4225 , 4200UV и 4226A, используются для покрытия электрических компонентов, таких как печатные платы, шины и охлаждающие пластины, которые могут выйти из строя из-за коррозии или искрения.

Жидкие смолы, такие как наши заливочные компаунды 834B и 834HTC, затвердевают до твердой, жесткой поверхности и могут использоваться для заполнения зазоров между ячейками и обеспечения надежной фиксации всего на месте. Заливочные компаунды являются теплопроводными и огнестойкими, помогая предотвратить перегрев и неконтролируемое возгорание в случае воспламенения.

Рис. 3. Конформное покрытие на печатной плате аккумуляторной батареи.

Заключение

Улучшение характеристик аккумуляторов электромобилей (EV) за счет использования специальных материалов является постоянной задачей. Основная задача конструкторов — сбалансировать конкурирующие ограничения, такие как стоимость, мощность и вес, для оптимизации характеристик автомобиля. MG Chemicals предлагает материалы, которые решают общие проблемы проектирования аккумуляторных систем. К ним относятся функциональные клеи, которые не только склеивают, но и обладают дополнительными свойствами, такими как огнестойкость и теплопроводность.

Примером может служить 2-компонентная огнестойкая эпоксидная смола 9200FR, которая обеспечивает исключительную прочность сцепления и имеет сертификат UL94 V-0 от Underwriter Laboratories. Его можно использовать для создания брандмауэров вокруг аккумуляторной батареи, чтобы предотвратить распространение огня. Другим важным материалом являются проводящие покрытия, такие как наши 841AR и 842AR, которые можно наносить на внутреннюю часть крышки батарейного блока и корпуса в сборе, чтобы блокировать помехи от внешних магнитных и электрических полей. Эти покрытия позволяют автопроизводителям переходить на легкие пластмассы, чтобы снизить общий вес и повысить эффективность.