การเลือกแผ่นความร้อนแบตเตอรี่: เกณฑ์สำคัญสำหรับการจัดการความร้อนแบตเตอรี่ EV

เมื่อประกอบชุดแบตเตอรี่ ช่องว่างระหว่างเซลล์ทรงปริซึมหรือเซลล์กระเป๋าและแผ่นทำความเย็นจะไม่สม่ำเสมอกันอย่างสมบูรณ์ แผ่นระบายความร้อนของแบตเตอรี่อยู่ในช่องว่างนั้น โดยจะต้องนำความร้อน ดูดซับการเปลี่ยนแปลงของมิติ และคงอยู่ภายใต้การบีบอัด การสั่นสะเทือน และวงจรความร้อน ข้อสรุปในทางปฏิบัตินั้นตรงไปตรงมา: อย่าเลือกแผ่นข้อมูลตามค่าการนำความร้อนเพียงอย่างเดียว การเลือกที่แท้จริงเริ่มต้นด้วยค่าความคลาดเคลื่อนของส่วนต่อประสานของบรรจุภัณฑ์และความต้านทานความร้อนที่แรงดันใช้งาน

บทความนี้จะอธิบายว่าแผ่นระบายความร้อนของแบตเตอรี่ทำหน้าที่อะไร พารามิเตอร์ที่ตัดสินว่าแผ่นความร้อนจะทำงานในภาคสนามหรือไม่ และวิธีการออกแบบแผ่นระดับเซลล์ Thermex ของ Goode ตามความเป็นจริงเหล่านั้น

แผ่นความร้อนแบตเตอรี่ทำอะไรได้จริง

A แผ่นความร้อนแบตเตอรี่ เป็นชั้นเติมช่องว่างระหว่างเซลล์ที่สร้างความร้อนและโครงสร้างการทำความเย็นหรือตัวเรือนแพ็ค หน้าที่หลักคือลดความต้านทานการสัมผัสที่อาจกักเก็บความร้อนไว้ในเซลล์ ในทางปฏิบัติ แผ่นยังต้องรับมือกับพื้นผิวที่ไม่เรียบ โหลดทางกล และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิด้วย แผ่นอาจนุ่มพอที่จะปรับให้เข้ารูปหรือแข็งพอที่จะรองรับส่วนประกอบต่างๆ ขึ้นอยู่กับการออกแบบส่วนต่อประสาน

แผ่นอิเล็กโทรดบางแผ่นได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการนำความร้อน ในขณะที่บางแผ่นได้รับการออกแบบเพื่อชะลอการแพร่กระจายความร้อนในกรณีที่ความร้อนหนีไม่พ้น บทบาทสองประการดังกล่าวคือสาเหตุที่ผลิตภัณฑ์ตระกูลเดียวกันสามารถมีทั้งโซลูชันที่มีความนำไฟฟ้าสูงและมีฉนวนหนัก ตารางด้านล่างแสดงรายการพารามิเตอร์ที่สำคัญเมื่อประเมินแผ่นรองสำหรับแพ็ค EV

ในโปรแกรมการผลิต พารามิเตอร์เหล่านี้จะไม่ได้รับการประเมินแยกกัน แผ่นนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบซึ่งรวมถึงพื้นผิวระบายความร้อนของเซลล์ กรอบโมดูล และกล่องหุ้มแพ็ค การเปลี่ยนแปลงประเภทเซลล์หรือการออกแบบแผ่นทำความเย็นด้วยของเหลวอาจบังคับให้มีการประเมินการบีบอัดและประสิทธิภาพการระบายความร้อนของแผ่นใหม่

เกณฑ์การคัดเลือกแผ่นความร้อนแบตเตอรี่ EV

เริ่มต้นด้วยความอดทนของอินเทอร์เฟซ

ค่าเผื่อความสูงของเซลล์ ความเรียบของแผ่นทำความเย็น และลำดับการประกอบ ล้วนเป็นตัวกำหนดว่าแผ่นอิเล็กโทรดต้องมีการโก่งตัวมากน้อยเพียงใด หากแผ่นบางเกินไปจะไม่สามารถอุดช่องว่างได้ หากนิ่มเกินไป อาจหลุดออกหรือสูญเสียการสัมผัสกันหลังปั่นจักรยาน สำหรับอินเทอร์เฟซหลายๆ แบบ แผ่นที่ผสมผสานชั้นโฟมนุ่มเข้ากับแกนแอโรเจลและฟิล์ม PET จะให้ช่วงการบีบอัดที่สมดุล แผ่นระบายความร้อนแบตเตอรี่ GA100 ของ Goode ถูกสร้างขึ้นรอบๆ โครงสร้างนี้

แผ่นความร้อนแบตเตอรี่ GA100 พร้อมโฟม PU, แอโรเจล และฟิล์ม PET แผ่นรองนี้ผสมผสานโฟม PU แอโรเจล และฟิล์ม PET เพื่อให้การบีบอัดและฉนวนกันความร้อนที่สมดุล โครงสร้างช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสัมผัสที่มั่นคงระหว่างเซลล์และแผ่นทำความเย็น โดยจัดการกับความทนทานต่อช่องว่างและข้อกังวลด้านชุดการบีบอัดในชุดแบตเตอรี่ EV ดูผลิตภัณฑ์ →

ในขณะที่แผ่นอิเล็กโทรดเติมเต็มช่องว่าง ผู้ออกแบบบรรจุภัณฑ์ยังจำเป็นต้องทราบด้วยว่าแผ่นอิเล็กโทรดออกแรงกับเซลล์มากน้อยเพียงใด การใช้แรงมากเกินไปอาจทำให้ตัวเครื่องบิดเบี้ยวได้ ความกดดันที่น้อยเกินไปจะทำให้เส้นทางมีความต้านทานสูง แผ่นรองที่มีชุดการบีบอัดแบบควบคุมช่วยให้ส่วนต่อประสานคงความเสถียรตลอดอายุการใช้งานของแพ็ค

ความทนทานต่อการประกอบก็เป็นปัญหาด้านต้นทุนเช่นกัน ค่าพิกัดความเผื่อที่แน่นบนแผ่นทำความเย็นอาจทำให้การเลือกแผ่นทำความเย็นง่ายขึ้น แต่จะเพิ่มต้นทุนการตัดเฉือนหรือบรรจุภัณฑ์ แผ่นที่สอดคล้องตามมาตรฐานสามารถรับแถบพิกัดความเผื่อได้กว้างขึ้น ซึ่งมักจะปรับปรุงสมดุลด้านวิศวกรรมต้นทุนโดยรวมโดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนลดลง

การนำความร้อนไม่ใช่ความต้านทานความร้อน

เอกสารข้อมูลมักจะส่งเสริมการนำความร้อน แต่แผ่นในแพ็คไม่ค่อยทำงานในลักษณะที่ราบเรียบและสมบูรณ์แบบ ความต้านทานความร้อนประกอบด้วยความต้านทานส่วนต่อประสานระหว่างแผ่นอิเล็กโทรดกับแต่ละพื้นผิว ซึ่งขึ้นอยู่กับแรงกด ความเรียบ และความแข็งของแผ่นอิเล็กโทรด วัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงแต่มีความสอดคล้องต่ำอาจทำงานได้แย่กว่าวัสดุที่อ่อนกว่าและมีการนำไฟฟ้าต่ำกว่า นั่นคือเหตุผลที่การทดสอบระดับผลิตภัณฑ์ภายในโมดูลตัวแทนมีประโยชน์มากกว่าการเปรียบเทียบตัวเลขค่าการนำไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว

เมื่อตรวจสอบผลการทดสอบ ให้ถามว่ามีการวัดที่เปอร์เซ็นต์การอัดที่เสนอและบนพื้นผิวที่คล้ายกับแผ่นทำความเย็นจริงหรือไม่ แผ่นทดสอบที่ดูน่าประทับใจบนแผ่นทดสอบที่แข็งและเรียบอาจมีพฤติกรรมแตกต่างออกไปเมื่อถูกอัดกับแผ่นอะลูมิเนียมที่มีการประทับตราซึ่งมีรูปแบบหมุนวนหรือมีช่องว่างไม่เท่ากัน

ฉนวนไฟฟ้าและความเป็นฉนวน

ในการออกแบบแพ็ค EV หลายแบบ แผ่นระบายความร้อนยังอยู่ระหว่างเซลล์และฮาร์ดแวร์ระบายความร้อนที่เป็นโลหะ นั่นทำให้ความเป็นฉนวนเป็นพารามิเตอร์ด้านความปลอดภัย ไม่ใช่แค่คุณสมบัติของวัสดุเท่านั้น แผ่นที่มีฟิล์มเสริมแรงสามารถให้ขอบเขตฉนวนที่สม่ำเสมอในขณะที่ยังคงปล่อยให้ความร้อนผ่านได้ แผ่นระบายความร้อนแบตเตอรี่ GA200 ของ Goode ใช้กรอบซิลิโคนนาโนพร้อมฟิล์ม PET เพื่อรองรับบทบาทฉนวนนี้ในอินเทอร์เฟซแบบมีกรอบและถูกบีบอัดบางส่วน

แผ่นความร้อนแบตเตอรี่ GA200 พร้อมกรอบซิลิโคนนาโนและฟิล์ม PET แผ่นรองนี้มีโครงซิลิโคนนาโนและฟิล์ม PET จึงมีความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกและการกันกระแทกเชิงกล ให้ฉนวนที่สม่ำเสมอและรองรับการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์และฮาร์ดแวร์โลหะ ช่วยในการจัดการระบายความร้อน ดูผลิตภัณฑ์ →

การทดสอบความน่าเชื่อถือควรรวมถึงการเสื่อมสภาพและการหมุนเวียนด้วยความร้อนด้วย แผ่นที่สูญเสียความหนาหรือแข็งตัวเมื่อเวลาผ่านไปจะเพิ่มความต้านทานความร้อนและทำให้เกิดจุดร้อนในที่สุด ค่าชุดการบีบอัดและความแข็งของฝั่งเป็นจุดเริ่มต้นที่มีประโยชน์ แต่จำเป็นต้องตรวจสอบกับเซลล์เฉพาะและวัสดุแผ่นทำความเย็นที่ใช้โดยโปรแกรมการผลิต

สิ่งที่ต้องยืนยันในการประเมินซัพพลายเออร์

สำหรับการจัดซื้อ แผ่นระบายความร้อนเป็นส่วนประกอบที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม ไม่ใช่สินค้าโภคภัณฑ์ ขั้นตอนแรกคือการยืนยันว่าซัพพลายเออร์สามารถให้ความหนาและความแข็งที่สม่ำเสมอในทุกชุดงานได้ ประการที่สองคือการตรวจสอบการตอบสนองของแผ่นอิเล็กโทรดหลังจากการเสื่อมสภาพตามอุณหภูมิและการหมุนเวียนโหลด เพราะนั่นคือจุดที่ความล้มเหลวของสนามส่วนใหญ่เกิดขึ้น ซัพพลายเออร์ที่สามารถแบ่งปันข้อมูลที่มีโครงสร้างจาก Ecovadis หรือโครงการริเริ่มเกี่ยวกับแร่ที่มีความรับผิดชอบอาจให้ความมั่นใจมากขึ้นในห่วงโซ่การดูแลวัสดุ แต่การตรวจสอบความถูกต้องทางกายภาพยังคงเป็นปัจจัยในการตัดสินใจ

• ขอตัวอย่างจากล็อตการผลิตหลายล็อต ไม่ใช่แค่ตัวอย่างที่เลือกด้วยมือเท่านั้น
• วัดความสูงและความแข็งของแผ่นก่อนและหลังการทดสอบแรงอัด
• ทดสอบการทำงานของแผ่นด้วยเซลล์จริงและรูปทรงของแผ่นทำความเย็น
• ตรวจสอบว่าแผ่นมีพฤติกรรมอย่างไรในการจำลองการหนีความร้อน หากสถาปัตยกรรมแพ็คต้องการสิ่งนั้น

การตรวจสอบเหล่านี้ช่วยลดความเสี่ยงในการเลือกวัสดุที่ใช้งานได้ในห้องปฏิบัติการ แต่จะแนะนำโหมดความล้มเหลวในระหว่างการผลิตแบบอนุกรม

แผ่นแบตเตอรี่ Thermex ของ Goode จัดการกับการจัดการระบายความร้อนอย่างไร

แผ่นระดับเซลล์

ในระดับเซลล์ แผ่นระบายความร้อนจะต้องคำนึงถึงรูปทรงของเซลล์และโครงสร้างโดยรอบ นอกจากนี้ยังอาจต้องทนต่ออุณหภูมิใกล้ถึงจุดสิ้นสุดสูงในกรณีที่เกิดเหตุการณ์ความร้อน กลุ่มผลิตภัณฑ์ป้องกันเซลล์ Thermex ของ Goode ประกอบด้วยแผ่นอิเล็กโทรดที่รวมระบบวัสดุที่แตกต่างกันเพื่อจุดประสงค์นี้ ตัวอย่างเช่น โครงซิลิโคนและแกนแอโรเจลสามารถเพิ่มความยืดหยุ่นของโครงสร้างในขณะที่จำกัดการถ่ายเทความร้อนในทิศทางที่ต้องการ แผ่นระบายความร้อนแบตเตอรี่ GA310 ของ Goode เป็นตัวอย่างหนึ่งของการกำหนดค่านี้

แผ่นความร้อนแบตเตอรี่ GA310 พร้อมโครงซิลิโคนและแกน Airgel แผ่นนี้ใช้โครงซิลิโคนและแกนแอโรเจลเพื่อรวมฉนวนอุณหภูมิสูงเข้ากับความยืดหยุ่นของโครงสร้าง ช่วยรักษาสภาวะความร้อนและการกันกระแทกให้คงที่ เหมาะสำหรับการปกป้องจากเซลล์ต่อแพ็คในการใช้งานแบตเตอรี่ที่มีความต้องการสูง ดูผลิตภัณฑ์ →

ทางเลือกระหว่างโครงสร้างแบบโฟมหรือซิลิโคนขึ้นอยู่กับวิธีการประกอบแพ็คและสิ่งที่แพดต้องป้องกัน แผ่นที่มีชั้นโฟมเซลล์ปิดอาจให้ความสอดคล้องมากขึ้นภายใต้แรงกดต่ำ ในขณะที่แผ่นที่มีกรอบซิลิโคนสามารถให้ความเสถียรของมิติที่ดีกว่าสำหรับชุดเซลล์ที่รับแรงเฉือนสูง

การป้องกันโมดูลและระดับแพ็ค

กลยุทธ์ด้านความร้อนไม่ได้หยุดอยู่ที่เซลล์ องค์ประกอบระดับโมดูล เช่น แผ่นปลายและแผ่นระบาย ควบคุมบริเวณที่ความร้อนจะไปได้ในระหว่างเหตุการณ์ความร้อน การป้องกันระดับแพ็คประกอบด้วยฉนวนพื้นตัวเครื่องและผนังด้านข้าง รวมถึงส่วนต่อประสานแผ่นทำความเย็นด้วยของเหลว การเลือกแผ่นระบายความร้อนโดยไม่คำนึงถึงชั้นที่อยู่ติดกันเหล่านี้สามารถสร้างการสะสมความร้อนได้มากพอที่จะส่งผลต่อประสิทธิภาพของแพ็ค แต่การเลือกแผ่นที่มีพฤติกรรมอินเทอร์เฟซที่เหมือนจริงสามารถช่วยปกป้องโซ่ไฟฟ้าและความร้อนได้ทั้งหมด

โมดูล Thermex และสายป้องกันบรรจุภัณฑ์ของ Goode ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานในบริบทของระบบเดียวกันกับแผ่นระดับเซลล์ การรวมชั้นของฉนวน ส่วนประกอบโครงสร้าง และแผ่นระบายความร้อนจะกำหนดวิธีการทำงานของบรรจุภัณฑ์ภายใต้สภาวะการทำงานปกติและในสถานการณ์ที่ความร้อนหนีไม่พ้น

การเลือกแผ่นระบายความร้อนของแบตเตอรี่เริ่มต้นด้วยช่องว่างและสิ้นสุดด้วยการตรวจสอบความถูกต้อง การตัดสินใจที่สำคัญที่สุดคือความทนทานต่อส่วนต่อประสาน ความต้านทานความร้อนที่แรงดันใช้งาน ชุดการบีบอัด ความเป็นฉนวน และช่วงอุณหภูมิในการทำงาน สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ค่าอิสระ พวกมันมีปฏิกิริยากับรูปทรงของเซลล์ ผิวเคลือบของแผ่นทำความเย็น และแรงในการประกอบ แผ่นที่ดูดีบนแผ่นข้อมูลอาจล้มเหลวในชุดเนื่องจากความไม่ตรงกันระหว่างความแข็งและขนาดช่องว่าง

การปกป้องเซลล์แบตเตอรี่ Thermex ของ Goode มีทางเดินของวัสดุหลายแบบสำหรับการเลือกนี้ ตั้งแต่โฟม PU และแอโรเจลผสมกัน ไปจนถึงโครงสร้างที่มีกรอบซิลิโคน ตัวเลือกที่เหมาะสมคือตัวเลือกที่ได้รับการทดสอบในเรขาคณิตจริง หากต้องการมุมมองที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ EV โปรดดูคำแนะนำของเราเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยสูงสุดในการออกแบบระบายความร้อนของแบตเตอรี่ EV