Ar lakuota aliuminio folija yra didžiausia šiluminė barjera nuo eVTOL baterijos terminio pabėgimo?

Elektriniams vertikalaus kilimo ir tūpimo (eVTOL) orlaiviams reikia didelio tankio ličio jonų akumuliatorių, veikiančių esant aukštai įtampai ir greitam iškrovimui. Esant tokiam galios tankiui, katastrofiškas vieno elemento gedimas, kurį sukelia vidinis trumpasis jungimas, mechaninis pradūrimas arba didžiulis perkrovimas, gali sukelti šilumos nutekėjimą, kai vietinė temperatūra viršija 1000 °C..

Nors vien neapdorota folija negali atlaikyti ilgalaikių plazmos čiurkšlių, Aukštos temperatūros lakuota aliuminio folija, laminuota keramikos-aerogelio kompozituose, yra nepakeičiamas pirminis liepsnos skydas, šilumos atšvaitas ir dujas blokuojantis terminis barjeras šiuolaikinėse eVTOL baterijų elementų ir modulių izoliacijos sistemose.

Šiluminio pabėgimo plitimo mechanika

Kai didelio energijos tankio maišelis arba cilindrinis ličio jonų elementas patenka į šiluminį išbėgimą, įvyksta egzoterminė grandininė reakcija:

Greitas šilumos išsiskyrimas (> 1000°C): skylančios katodo ir elektrolitų medžiagos per kelias sekundes išskiria intensyvią šiluminę energiją.

Degiųjų dujų išleidimas: perkaitinti organiniai tirpikliai ir vandenilio dujos išsiskiria aukštu slėgiu, pernešdamos toksiškas, laidžias suodžių daleles.

Pakopinio modulio gedimas: be tvirtų tarpląstelinių šiluminių barjerų, spinduliuojanti šiluma ir dujos greitai suaktyvina gretimas ląsteles, todėl visiškai prarandama pakuotė.

Šiluminės barjero architektūra: aliuminio folija + neorganinė šerdis

Lakuota aliuminio folija atlieka sudėtinių termoizoliacinių barjerų svarbiausią išorinę dangą.

Išorinė lakuota folija atspindi infraraudonąją spinduliuotę ir blokuoja dujų prasiskverbimą, o vidinė aerogelio šerdis riboja laidų šilumos perdavimą, todėl kaimyninės ląstelės yra gerokai žemiau kritinių šiluminių slenksčių.

Techninių specifikacijų matrica: Lakuota aliuminio folija su akumuliatoriaus barjeru

Žemiau esančioje lentelėje pateikiami techniniai lakuotos aliuminio folijos, naudojamos eVTOL baterijų bloko šiluminėse užtvarose, parametrai:

eVTOL baterijos terminio pabėgimo mažinimo našumo pranašumai

DUK

1 klausimas: ar vien lakuota aliuminio folija gali sustabdyti elementų terminį pabėgimą?

A: Nė viena medžiaga nesustabdo šiluminio bėgimo. Lakuota aliuminio folija veikia kaip nepralaidus liepsnos skydas ir spinduliuojančios šilumos atspindys daugiasluoksnėje kompozitinėje sistemoje (su aerogeliais, žėručio ar keramikos pluoštais), kad šiluma nepasklistų į gretimas ląsteles.

2 klausimas: kodėl akumuliatoriaus barjeruose pirmenybė teikiama lakuotai folijai, o ne neapdorotai nepadengtai aliuminio folijai?

A: Neapdorota aliuminio folija tirpsta maždaug 660 °C temperatūroje  ir neturi elektros izoliacijos. Aukštos temperatūros lakai suteikia esminį dielektrinį atsparumą, padidina trumpalaikį liepsnos išlikimo laiką ir apsaugo foliją nuo vandenilio fluorido (HF) rūgšties poveikio.

3 klausimas: kaip lakuota aliuminio folija veikia aukšto slėgio dujų išleidimo metu?

A: Didelis plonos aliuminio folijos atsparumas tempimui ir lankstumas leidžia jai sulaikyti ir nukreipti didelio greičio išleidimo dujų srautus į išmetimo kanalus, neleidžiant perkaitusioms liepsnoms prasiskverbti į šoninę tarpląstelinę izoliaciją.

4 klausimas: ar pjovimas lazeriu sugadins lako dangą ant plonų akumuliatoriaus folijų?

A: Ne. Tikslūs UV arba pluošto lazeriai švariai nupjauna lakuotą foliją, nesudegindami polimero krašto arba nesukeldami delaminacijos, todėl tarpląstelinės barjero formos yra paruoštos automatiniam modulio surinkimui.

5 klausimas: kaip išbandomas atsparumas liepsnai ant akumuliatoriaus lygio lakuotos folijos?

A: Šiluminis efektyvumas sertifikuojamas naudojant tiesioginius degiklio liepsnos bandymus (UL 94 V-0 / ISO 2685), šiluminės gravitacijos analizę (TGA), dielektrinio gedimo bandymą (ASTM D149) ir pilno masto elementų lygio šiluminio sklidimo bandymus veikiančiuose akumuliatorių blokuose.

Išvada

Lakuotos aliuminio folijos integravimas į kompozicines izoliacines kliūtis leidžia eVTOL baterijų inžinieriams atitikti griežtus aviacijos terminio pabėgimo izoliavimo standartus ir sumažinti pakuotės svorį.

Norėdami optimizuoti akumuliatoriaus saugos sistemos medžiagų pasirinkimą:

Pasirinkite folijos matuoklį pagal liepsnos greitį: naudokite 0,02–0,04 mm foliją lanksčioms maišelių tarpląstelinėms aerogelio pagalvėlėms; nurodykite 0,05–0,10 mm foliją , skirtą aukšto slėgio cilindrinių elementų viršutinio dangčio sprogimo skydams.

Įgalioti patvirtinti terminiai ir dielektriniai rodikliai: įsitikinkite, kad nurodyti lakai atitinka UL 94 V-0 liepsnos reitingus ir minimalų dielektrinį stiprumą ≥ 1,5 kV/mm.

Bendradarbiaukite su sertifikuotais folijos dangos specialistais: dirbkite su patyrusiais gamintojais, tokiais kaip Changzhou Dingang Metal Material Co., Ltd., kad užtikrintumėte tiksliai dengtą, lazeriu paruoštą lakuotą aliuminio foliją su kokybės sertifikatais.