Kas lakitud alumiiniumfoolium on ülim termiline barjäär eVTOLi aku termilise äravoolu vastu?

Elektrilised vertikaalsed õhkutõusmis- ja maandumislennukid (eVTOL) nõuavad suure tihedusega liitiumioonakusid, mis töötavad kõrgendatud pingel ja kiirel tühjenemiskiirusel. Nende võimsustiheduste juures võib üksiku elemendi katastroofiline rike – mille käivitab sisemine lühis, mehaaniline läbitorkamine või äärmine ülelaadimine – vallandada termilise põgenemise, mille lokaalne temperatuur ületab 1000 °C..

Kuigi toores foolium üksi ei talu pikaajalist plasmajoa, Kõrge temperatuuriga lakitud alumiiniumfoolium, mis on lamineeritud keraamiliste aerogeelide komposiitmaterjalidesse, toimib tänapäevastes eVTOL-i akuelementide ja moodulite isolatsioonisüsteemides asendamatu esmase leegikaitse, soojuse reflektori ja gaasi blokeeriva termilise barjäärina.

Põgenenud termilise leviku mehaanika

Kui suure energiatihedusega kott või silindriline liitiumioonelement satub termiliselt välja, toimub eksotermiline ahelreaktsioon:

Kiire kuumuse vabanemine (> 1000°C): lagunevad katood- ja elektrolüütmaterjalid vabastavad mõne sekundi jooksul intensiivse soojusenergia.

Tuleohtlike gaaside ventilatsioon: ülekuumenenud orgaanilised lahustid ja vesinikgaasid väljuvad kõrge rõhu all, kandes mürgiseid juhtivaid tahmaosakesi.

Kaskaadmooduli tõrge: ilma tugevate rakkudevaheliste soojustõketeta käivitab kiirgussoojuse ja gaasi kokkupõrge kiiresti naaberelemendid, mille tulemuseks on täielik pakendikadu.

Termobarjääri arhitektuur: alumiiniumfoolium + anorgaaniline südamik

Lakitud alumiiniumfoolium toimib komposiitsoojusisolatsioonitõkete kriitilise väliskattena.

Välimine lakitud foolium peegeldab infrapunakiirgust ja blokeerib gaasi läbitungimise, samas kui sisemine aerogeeli südamik piirab juhtivat soojusülekannet, hoides naaberrakud tunduvalt allpool kriitilist soojuslävi.

Tehnilise spetsifikatsiooni maatriks: akutõkkega lakitud alumiiniumfoolium

Allolevas tabelis on toodud eVTOL-i akupatareide termilistes kaitsetõketes kasutatava lakitud alumiiniumfooliumi tehnilised parameetrid:

Toimivuse eelised eVTOL-i aku termilise põgenemise leevendamises

KKK

K1: Kas lakitud alumiiniumfoolium võib üksi peatada raku termilise põgenemise?

V: Ükski materjal ei peata termilist põgenemist. Lakitud alumiiniumfoolium toimib mitmekihilises komposiitsüsteemis (koos aerogeelide, vilgukivi või keraamiliste kiududega) mitteläbilaskva leegikilbi ja kiirgava soojuse reflektorina, et vältida soojuse levimist naaberrakkudesse.

2. küsimus: miks eelistatakse akutõketes lakitud fooliumit töötlemata katmata alumiiniumfooliumile?

V: Tooralumiiniumfoolium sulab ligikaudu 660 °C juures  ega paku elektriisolatsiooni. Kõrge temperatuuriga lakid lisavad olulist dielektrilist takistust, pikendavad lühiajalist leegi säilimisaega ja kaitsevad fooliumit vesinikfluoriidhappe (HF) rünnaku eest.

Q3: Kuidas toimib lakitud alumiiniumfoolium kõrgsurvegaasi väljalaskmise ajal?

V: Õhukese alumiiniumfooliumi kõrge tõmbetugevus ja paindlikkus võimaldavad sellel hoida ja suunata suure kiirusega õhutusgaasi voogusid väljalaskekanalitesse, vältides ülekuumenenud leegi tungimist külgmise rakkudevahelise isolatsiooni sisse.

4. küsimus: kas laserlõikamine kahjustab õhukeste akukilede lakikihti?

V: Ei. Täppis-UV- või kiudlaserid lõikavad lakitud fooliumi puhtalt, ilma polümeeri serva põletamata või delaminatsiooni põhjustamata, tekitades rakkudevahelisi tõkkevorme, mis on valmis mooduli automaatseks kokkupanekuks.

K5: Kuidas testitakse akukvaliteediga lakitud fooliumide leegikindlust?

V: Soojusjõudlus on sertifitseeritud põleti otsese leegi testimise (UL 94 V-0 / ISO 2685), termilise gravitatsiooni analüüsi (TGA), dielektrilise purunemise testimise (ASTM D149) ja täismahus elemenditasemel soojusliku leviku testimise abil pingestatud akude sees.

Järeldus

Lakitud alumiiniumfooliumi integreerimine komposiitist isolatsioonitõketesse võimaldab eVTOLi akuinseneridel täita rangeid lennunduse termilise põgenemise piiramise standardeid, vähendades samas pakendi kaalu.

Aku ohutussüsteemi materjalivaliku optimeerimiseks tehke järgmist.

Valige leegi kiiruse järgi fooliumimõõtur: kasutage 0,02–0,04 mm fooliumit painduvate kottidevaheliste aerogeelipatjade jaoks; määrake 0,05–0,10 mm foolium kõrgsurve silindrilise elemendi ülemise kattega lööklaine kaitsekilpide jaoks.

Kinnitatud termilised ja dielektrilised piirangud: veenduge, et määratud lakid saavutavad UL 94 V-0 leegi reitingud ja tagavad minimaalse dielektrilise tugevuse ≥ 1,5 kV/mm.

Partner sertifitseeritud fooliumkatte spetsialistidega: tehke koostööd kogenud tootjatega, nagu Changzhou Dingang Metal Material Co., Ltd., et kindlustada täppiskattega, laseriga valmis lakitud alumiiniumfooliumid, millel on kvaliteedisertifikaadid.