Gestion du système de sécurité des batteries TOUSEN (二） --Matériaux avancés pour la gestion de l'emballement thermique des batteries--
Gestion du système de sécurité des batteries TOUSEN (二）
--Matériaux avancés pour la gestion de l'emballement thermique des batteries--
En tant qu'ingénieur en gestion thermique travaillant sur de nouveaux systèmes de batteries énergétiques, atténuer l'emballement thermique est un défi de conception primordial. La sélection de matériaux d’isolation et de barrière appropriés est essentielle pour contenir la propagation de cellule à cellule et garantir la sécurité globale du pack. Dans cette revue technique, nous examinerons trois matériaux hautes performances de TOUSEN qui ont fait l'objet d'une validation approfondie pour ces applications critiques : le composant Aerogel GA-60 , la mousse de silicone céramisée TC-400 et la mousse de silicone d'isolation thermique HI-370 .
Chaque matériau offre un mécanisme d'action unique, ce qui le rend adapté à des rôles spécifiques au sein de la stratégie de gestion thermique de la batterie. Cette analyse fournit des spécifications techniques détaillées, des mesures de performances et des scénarios d'application d'un point de vue technique.
Composant d'aérogel GA-60
Isolation supérieure pour les espaces compacts
Conductivité thermique ultra-faible
Présentation du produit et contexte d'application
Aerogel Component GA-60 est une feuille isolante composite d'aérogel conçue pour les applications exigeant le plus haut niveau de performance thermique dans des espaces limités. Son noyau est un feutre isolant d'aérogel en fibre céramique, créé en composant un aérogel de silice nanoporeux avec une base de fibre céramique de silicate d'aluminium. Ce noyau est ensuite encapsulé avec un film de couverture en PET à l'aide d'un adhésif thermofusible, ce qui donne une feuille plate, sans poussière et robuste.
Perspective technique : le GA-60 est le matériau de prédilection lorsque l'objectif principal est de minimiser le transfert de chaleur par conduction dans des modules étroitement emballés. Il est idéalement déployé comme barrière inter-cellules ou inter-modules, dans les revêtements de boîtiers de batteries ou sous des couvertures où l'espace est limité.
Principales caractéristiques techniques et avantages
- Isolation thermique exceptionnelle : La structure nanoporeuse du noyau d'aérogel de silice confère au GA-60 une conductivité thermique extrêmement faible, créant une barrière très efficace contre le flux de chaleur. Ceci est crucial pour ralentir la propagation thermique lors d’un emballement.
- Résilience aux hautes températures : il maintient l'intégrité structurelle et les propriétés isolantes sur une large plage de températures, des conditions cryogéniques aux températures élevées, garantissant des performances fiables dans des conditions normales et de panne.
- Léger et robuste : la conception composite offre une faible densité, ajoutant un poids minimal à la batterie, tandis que l'encapsulation offre une excellente résistance aux chocs, à l'humidité et à la poussière.
- Ignifugation : Le matériau est intrinsèquement ignifuge, contribuant à la sécurité incendie globale du système de batterie.
Paramètres typiques
| Paramètre | Spécification |
|---|---|
| Matériau de base | Feutre isolant d'aérogel en fibre de céramique |
| Encapsulation | Film de couverture PET avec adhésif thermofusible |
| Propriété clé | Conductivité thermique ultra faible |
| Paramètres de traitement | Pressage rapide (Temp : 80-100°C, Pression : 10kg/m²) pour une intégration facile |
Mousse de silicone céramisée TC-400
Barrière coupe-feu active et joint intumescent
Céramique à haute température
Présentation du produit et contexte d'application
La mousse de silicone céramisée TC-400 représente une technologie matérielle intelligente pour la protection passive contre l'incendie. À température ambiante, elle se comporte comme une mousse de silicone standard : douce, compressible et excellente pour sceller et compenser les tolérances. Cependant, sa fonction critique s’active sous une chaleur extrême. Lorsqu'il est exposé à des températures telles que celles d'une flamme (jusqu'à 800°C), il subit un processus de céramisation , se transformant d'une mousse souple en une couche de charbon céramique rigide et dure.
Perspective technique : TC-400 est une barrière coupe-feu active idéale. Il est parfait pour sceller les espaces, les passages de barres omnibus et les évents de modules. En fonctionnement normal, il assure l’étanchéité et une isolation de faible niveau. Lors d’un emballement thermique, il forme une barrière céramique isolante et ignifuge qui empêche les flammes et les gaz chauds de se propager, créant ainsi un compartiment coupe-feu.
Principales caractéristiques techniques et avantages
- Formation de barrière céramique : le différenciateur clé. La couche de céramique obtenue offre une excellente isolation et une excellente séparation coupe-feu, résistant aux brûlures pendant de longues périodes.
- Conformabilité et étanchéité : son état initial de mousse garantit qu'il peut combler les espaces irréguliers, offrant à la fois une étanchéité environnementale et une compensation des tolérances.
- Endurance aux températures élevées : résistant à l'impact direct des flammes, ce qui le rend adapté aux zones à risque d'incendie les plus critiques au sein du pack.
- Stabilité environnementale : offre une excellente résistance aux UV, à l’ozone et aux cycles de température, garantissant une fiabilité à long terme. Il porte un indice de retardateur de flamme UL94 V-0.
Paramètres typiques
| Paramètre | Spécification |
|---|---|
| Matériau de base | Mousse de caoutchouc de silicone |
| Transformation clé | Céramique à haute température pour former un charbon isolant |
| Résistance aux flammes | Résiste à une température de flamme jusqu'à 800°C sans brûlure |
| Ignifuge | UL94 V-0 |
Mousse de silicone d'isolation thermique HI-370
Performance constante sous une chaleur extrême
Conductivité thermique stable
Présentation du produit et contexte d'application
La mousse de silicone d'isolation thermique HI-370 est conçue pour les applications nécessitant une isolation thermique stable et résiliente sous une exposition continue à haute température. Contrairement au TC-400, le HI-370 ne céramise pas. Au lieu de cela, il est conçu pour conserver ses propriétés de mousse élastomère et, plus important encore, sa faible conductivité thermique, même à des températures aussi élevées que 500°C .
Perspective technique : HI-370 est extrêmement précieux pour les ingénieurs thermiques qui ont besoin d'une solution d'isolation durable à long terme dans les zones chaudes du bloc de batterie. Il peut être utilisé comme barrière thermique autour de composants constamment chauds, comme remplissage dans l'espacement des cellules pour le tampon et l'isolation, ou dans les zones où le maintien de la flexibilité et de la résilience à des températures élevées est nécessaire pour s'adapter aux contraintes mécaniques ou aux vibrations.
Principales caractéristiques techniques et avantages
- Conductivité thermique stable : Une caractéristique remarquable est que sa conductivité thermique (~0,07 W/(m·K)) reste pratiquement constante de la température ambiante jusqu'à 500°C. Ces performances prévisibles sont essentielles à une modélisation et une conception thermiques précises.
- Résilience aux hautes températures : il conserve une excellente résistance à la compression et des propriétés semblables à celles du caoutchouc, l'empêchant de devenir cassant ou de se dégrader sous l'effet des cycles thermiques.
- Retardateur de flamme et sécurité : répond aux normes UL94 V-0 et les produits de combustion sont conformes aux exigences de faible fumée et de toxicité.
- Résistance environnementale : fonctionne de manière stable dans des conditions difficiles, notamment l’exposition aux rayons UV et à l’ozone.
Paramètres typiques
| Paramètre | Spécification |
|---|---|
| Matériau de base | Mousse de caoutchouc de silicone |
| Propriété clé | Faible conductivité thermique stable (0,07 W/(m·K)) de TA à 500°C |
| Résistance à la température | Conserve les propriétés jusqu'à 500°C |
| Ignifuge | UL94 V-0 |
Analyse de comparaison des matériaux
| Caractéristiques | Aérogel GA-60 | Silicone céramisé TC-400 | Silicone d'isolation thermique HI-370 |
|---|---|---|---|
| Mécanisme primaire | Conduction thermique ultra-faible grâce à une structure nanoporeuse | La céramisation à haute température forme une barrière coupe-feu rigide | Maintient l'élasticité et une conductivité thermique stable à haute température |
| Application optimale | Barrières inter-cellules/modules limitées en espace | Barrières coupe-feu actives dans les interstices, les canaux et les évents | Isolation stable à long terme dans les zones continuellement chaudes |
| Plage de température | Large gamme de températures cryogéniques à hautes températures | Température ambiante jusqu'à 800°C (impact direct de la flamme) | Température ambiante jusqu'à 500°C (exposition continue) |
| Propriétés mécaniques | Feuille rigide, résistante aux chocs | Souple et compressible (RT), durcit après céramisation | Maintient l'élasticité et la flexibilité |
| Ignifuge | Excellentes propriétés ignifuges | UL94 V-0 | UL94 V-0 |
Conclusion : sélectionner le bon matériau pour l'application
Le choix entre GA-60, TC-400 et HI-370 dépend des exigences fonctionnelles spécifiques du système de gestion thermique de la batterie. En comprenant les propriétés et les mécanismes distincts de ces matériaux avancés, les ingénieurs en gestion thermique peuvent prendre des décisions éclairées pour concevoir des batteries plus sûres, plus fiables et plus robustes pour l'avenir de la mobilité électrique.
Choisissez l'Aérogel GA-60
Lorsque la priorité de la conception est d'obtenir l' isolation thermique maximale possible dans l' espace le plus fin possible entre les cellules ou modules à haut risque.
Choisissez le silicone céramisé TC-400
Lorsque vous avez besoin d'une barrière coupe-feu active qui assure l'étanchéité dans des conditions normales et se transforme en un bouclier céramique rigide et isolant pour bloquer le feu et le plasma lors d'un emballement thermique, en particulier dans les interstices et les évents.
Choisissez le silicone d'isolation thermique HI-370
Pour les applications nécessitant une isolation thermique stable et à long terme dans des zones constamment chaudes, où la flexibilité et la résilience doivent être maintenues à des températures élevées pour faire face aux exigences mécaniques.
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