Enkapsulacja pianką cylindrycznych ogniw akumulatorów

Jednym z podstawowych zadań akumulatora jest zmieszczenie jak największej ilości energii w jak najmniejszej przestrzeni. Brzmi to prosto, ale wraz ze wzrostem gęstości mocy pojawiają się nowe wyzwania. Im gęstszy jest akumulator, tym więcej ciepła jest generowane na mniejszej przestrzeni, zwłaszcza podczas awarii.

Zaprojektowanie wysokowydajnego modułu akumulatorowego, który pozostaje bezpieczny w każdej sytuacji awaryjnej, wymaga zwrócenia szczególnej uwagi na zarządzanie termiczne. Oprócz właściwych praktyk zarządzania termicznego, inżynierowie projektujący akumulatory stosują metody enkapsulacji międzywarstwowej, aby zapewnić jeszcze lepszą ochronę.

Aby pokonać to wyzwanie dla procesu montażu modułu, materiały dwuskładnikowe, takie jak silikon, pianka silikonowa, epoksyd, pianka epoksydowa i pianka poliuretanowa miesza się i dozuje do modułu w celu wypełnienia wszystkich pustych przestrzeni między ogniwami. Obudowanie ogniw tymi specjalistycznymi materiałami może zapobiegać ucieczce i propagacji ciepła oraz redukować wstrząsy mechaniczne i wibracje w normalnych warunkach użytkowania. Ulepszenia te zapewniają większe bezpieczeństwo, zwiększoną stabilność mechaniczną i lepszą długoterminową wydajność akumulatora.

Gdy jedno ogniwo ulega szybkiej degradacji lub jest narażone na niebezpieczne warunki drogowe, takie jak obiekt na drodze, który może przebić pakiet akumulatorów, istnieje ryzyko ucieczki termicznej. Konstrukcja modułu również ma wpływ na to ryzyko; im bliżej siebie znajdują się ogniwa, tym większe prawdopodobieństwo, że uciekające ciepło może rozprzestrzenić się na inne ogniwa. Zdarzenia termiczne mogą szybko przenikać z ogniwa do ogniwa i spowodować katastrofalną awarię, co jest sytuacją niebezpieczną dla kierowcy i pasażerów pojazdu elektrycznego.

Podczas typowej eksploatacji pojazdu elektrycznego, moduł akumulatora jest narażony na trudne warunki drogowe i środowiskowe, takie jak wstrząsy i wibracje zewnętrzne. Tego typu uderzenia i wibracje powodują naprężenia mechaniczne, które zwiększają prawdopodobieństwo odkształcenia lub uszkodzenia elementów akumulatora. Ostatecznie niekontrolowane wstrząsy mechaniczne i wibracje mają negatywny wpływ na niezawodność, trwałość i bezpieczeństwo modułu.

Akumulatory litowo-jonowe mają tendencję do puchnięcia z czasem, głównie z powodu odgazowywania podczas cykli ładowania. Typowe nieliniowe starzenie się każdego ogniwa może powodować niezamierzone zakłócenia mechaniczne pomiędzy poszczególnymi ogniwami, co pogarsza wydajność i może prowadzić do uszkodzenia mechanicznego. Gdy jeden cylinder puchnie, może pojawiać się niepożądany nacisk na sąsiednie ogniwa, co ostatecznie wpływa na długość okresu eksploatacji akumulatora.

Pianka enkapsulująca ma kluczowe znaczenie dla przeciwdziałania wyżej wymienionym wyzwaniom, ponieważ zapobiega propagacji termicznej i mechanicznie zabezpiecza każdą komórkę pakietu. Jednak przetwarzanie i aplikacja materiałów mogą stwarzać tu dodatkowe problemy. Nieodpowiednie proporcje i/lub nieodpowiednie wymieszanie obu składników może skutkować powstaniem niejednolitej piany i w efekcie wpływać na wydajność procesu. Sposób podawania płynu może również być przyczyną niewystarczającej lub nadmiernej objętości materiału, co prowadzi do utraty produktu.

Każda konstrukcja akumulatora litowo-jonowego ma unikalne cechy i wymagania, a firma Graco stara się znaleźć rozwiązanie dla każdego modelu. Możemy określić właściwe natężenie przepływu i punkty wtrysku podczas dozowania, aby móc równomiernie dozować dokładną ilość materiału do modułu. Możemy również osiągnąć jednorodną mieszankę materiału i ciągły przepływ, aby niezawodnie i wielokrotnie dozować piankę do modułu akumulatora w celu zwiększenia wydajności produkcji.