อลูมิเนียมฟอยล์เคลือบแล็คเกอร์เป็นเกราะป้องกันความร้อนขั้นสูงสุดสำหรับป้องกันความร้อนจากแบตเตอรี่ eVTOL หรือไม่?

เครื่องบินขึ้นและลงจอดในแนวตั้งด้วยไฟฟ้า (eVTOL) ต้องใช้ชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนความหนาแน่นสูงซึ่งทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูงและอัตราการคายประจุที่รวดเร็ว ที่ความหนาแน่นของพลังงานเหล่านี้ ความล้มเหลวอย่างหายนะของเซลล์เดียวซึ่งเกิดจากการลัดวงจรภายใน การเจาะเชิงกล หรือการอัดประจุมากเกินไปจนเกินไป อาจทำให้ความร้อนเคลื่อนตัวออกไปโดยมีอุณหภูมิเฉพาะที่เกิน 1,000°C.

ในขณะที่ฟอยล์ดิบเพียงอย่างเดียวไม่สามารถต้านทานไอพ่นพลาสม่าที่ยืดเยื้อได้ อลูมิเนียมฟอยล์เคลือบอุณหภูมิสูงที่เคลือบภายในคอมโพสิตเซรามิก-แอโรเจล ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันเปลวไฟหลักที่ขาดไม่ได้ ตัวสะท้อนความร้อน และแผงกั้นความร้อนที่ปิดกั้นก๊าซในระบบแยกเซลล์และโมดูลของแบตเตอรี่ eVTOL ที่ทันสมัย

กลศาสตร์ของการแพร่กระจายความร้อน

เมื่อกระเป๋าที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงหรือเซลล์ลิเธียมไอออนทรงกระบอกเข้าสู่การระบายความร้อน ปฏิกิริยาลูกโซ่คายความร้อนจะเกิดขึ้น:

การปล่อยความร้อนอย่างรวดเร็ว (> 1,000°C): วัสดุแคโทดและอิเล็กโทรไลต์ที่สลายตัวจะปล่อยพลังงานความร้อนเข้มข้นภายในไม่กี่วินาที

การระบายก๊าซไวไฟ: ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ให้ความร้อนยวดยิ่งและก๊าซไฮโดรเจนระบายที่ความดันสูง นำพาอนุภาคเขม่าที่เป็นพิษและเป็นสื่อกระแส ไฟฟ้า

ความล้มเหลวของโมดูลแบบเรียงซ้อน: หากไม่มีแผงกั้นความร้อนระหว่างเซลล์ที่แข็งแกร่ง ความร้อนจากการแผ่รังสีและการปะทะของก๊าซจะกระตุ้นเซลล์ข้างเคียงอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้สูญเสียแพ็คทั้งหมด

สถาปัตยกรรมแผงกั้นความร้อน: อลูมิเนียมฟอยล์ + แกนอนินทรีย์

อลูมิเนียมฟอยล์เคลือบแล็คเกอร์ทำหน้าที่เป็นผิวภายนอกที่สำคัญในแผงฉนวนความร้อนแบบคอมโพสิต

ฟอยล์เคลือบด้านนอกสะท้อนรังสีอินฟราเรดและปิดกั้นการซึมผ่านของก๊าซ ในขณะที่แกนแอโรเจลด้านในจำกัดการถ่ายเทความร้อนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ทำให้เซลล์ข้างเคียงต่ำกว่าเกณฑ์ความร้อนวิกฤต

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค เมทริกซ์: อลูมิเนียมฟอยล์เคลือบแผงกั้นแบตเตอรี่

ตารางด้านล่างสรุปพารามิเตอร์ทางเทคนิคสำหรับอลูมิเนียมฟอยล์เคลือบที่ใช้ในแผงกั้นความร้อนชุดแบตเตอรี่ eVTOL:

ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพในการบรรเทาปัญหาความร้อนจากแบตเตอรี่ eVTOL

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: อลูมิเนียมฟอยล์เคลือบเพียงอย่างเดียวสามารถหยุดการระบายความร้อนของเซลล์ได้หรือไม่

ตอบ: ไม่มีวัสดุชนิดใดที่สามารถหยุดยั้งการหนีความร้อนได้ อลูมิเนียมฟอยล์เคลือบทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันเปลวไฟและตัวสะท้อนความร้อนแบบกระจายภายในระบบคอมโพสิตหลายชั้น (รวมกับแอโรเจล ไมกา หรือเส้นใยเซรามิก) เพื่อป้องกันการแพร่กระจายความร้อนไปยังเซลล์ข้างเคียง

คำถามที่ 2: เหตุใดจึงนิยมใช้ฟอยล์เคลือบมากกว่าอลูมิเนียมฟอยล์ดิบที่ไม่เคลือบในแผงกั้นแบตเตอรี่

ตอบ: อลูมิเนียมฟอยล์ดิบจะละลายที่อุณหภูมิประมาณ 660°C  และไม่มีฉนวนไฟฟ้า แล็กเกอร์ที่อุณหภูมิสูงเพิ่มความต้านทานไดอิเล็กทริกที่จำเป็น เพิ่มเวลาการรอดชีวิตของเปลวไฟในระยะสั้น และปกป้องฟอยล์จากการโจมตีของกรดไฮโดรฟลูออริก (HF)

คำถามที่ 3: อลูมิเนียมฟอยล์เคลือบเงาทำงานอย่างไรในระหว่างการระบายแก๊สแรงดันสูง

ตอบ: ความต้านทานแรงดึงสูงและความยืดหยุ่นของอลูมิเนียมฟอยล์บางช่วยให้สามารถกักเก็บและเปลี่ยนทิศทางกระแสก๊าซระบายความเร็วสูงไปยังท่อไอเสียได้ ป้องกันไม่ให้เปลวไฟร้อนยวดยิ่งทะลุฉนวนระหว่างเซลล์ด้านข้าง

คำถามที่ 4: การตัดด้วยเลเซอร์จะสร้างความเสียหายให้กับการเคลือบแลคเกอร์บนฟอยล์แบตเตอรี่แบบบางหรือไม่

ตอบ: ไม่ เลเซอร์ UV หรือไฟเบอร์เลเซอร์ที่มีความแม่นยำจะตัดฟอยล์เคลือบแล็คเกอร์อย่างหมดจดโดยไม่ทำให้ขอบโพลีเมอร์ไหม้หรือทำให้เกิดการหลุดล่อน ทำให้เกิดรูปทรงที่กั้นระหว่างเซลล์ที่ปราศจากเสี้ยน พร้อมสำหรับการประกอบโมดูลอัตโนมัติ

คำถามที่ 5: มีการทดสอบความต้านทานเปลวไฟบนฟอยล์เคลือบแล็กเกอร์เกรดแบตเตอรี่อย่างไร

ตอบ: ประสิทธิภาพด้านความร้อนได้รับการรับรองโดยใช้การทดสอบเปลวไฟโดยตรงของคบเพลิง (UL 94 V-0 / ISO 2685), การวิเคราะห์แรงโน้มถ่วงจากความร้อน (TGA), การทดสอบการสลายไดอิเล็กทริก (ASTM D149) และการทดสอบการแพร่กระจายของกระแสความร้อนในระดับเซลล์เต็มรูปแบบภายในชุดแบตเตอรี่ที่ใช้งานจริง

บทสรุป

การรวมอลูมิเนียมฟอยล์เคลือบเข้ากับแผงกั้นฉนวนคอมโพสิตช่วยให้วิศวกรแบตเตอรี่ eVTOL สามารถตอบสนองมาตรฐานการกักกันความร้อนในการบินที่เข้มงวด ในขณะเดียวกันก็ลดน้ำหนักแพ็คให้เหลือน้อยที่สุด

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกวัสดุสำหรับระบบความปลอดภัยของแบตเตอรี่ของคุณ:

เลือกเกจฟอยล์ตามความเร็วเปลวไฟ: ใช้ ฟอยล์ 0.02 มม. – 0.04 มม. สำหรับแผ่นแอโรเจลระหว่างเซลล์แบบซองแบบยืดหยุ่น ระบุ ฟอยล์ 0.05 มม. – 0.10 มม. สำหรับแผ่นกันระเบิดฝาครอบเซลล์ทรงกระบอกแรงดันสูง

พิกัดความร้อนและไดอิเล็กทริกที่ได้รับการรับรองตามข้อบังคับ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแลคเกอร์ที่ระบุได้รับพิกัดเปลวไฟ UL 94 V-0 และมีความคงทนไดอิเล็กทริกขั้นต่ำ ≥ 1.5 kV/มม.

ร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญด้านการเคลือบฟอยล์ที่ผ่านการรับรอง: ทำงานร่วมกับผู้ผลิตที่มีประสบการณ์ เช่น Changzhou Dingang Metal Material Co., Ltd. เพื่อรักษาฟอยล์อะลูมิเนียมเคลือบแล็คเกอร์ที่เคลือบด้วยความแม่นยำด้วยเลเซอร์พร้อมการรับรองคุณภาพ