Lựa chọn tấm nhiệt pin: Tiêu chí chính để quản lý nhiệt pin EV

Khi lắp ráp một bộ pin, khoảng cách giữa tế bào hình lăng trụ hoặc tế bào dạng túi và tấm làm mát không bao giờ đồng đều một cách hoàn hảo. Một miếng đệm nhiệt pin nằm trong khoảng trống đó. Nó phải dẫn nhiệt, hấp thụ sự thay đổi kích thước và giữ được sức nén, độ rung và chu trình nhiệt. Kết luận thực tế rất đơn giản: không nên chọn miếng đệm chỉ dựa vào độ dẫn nhiệt của bảng dữ liệu. Việc lựa chọn thực sự bắt đầu với dung sai bề mặt của gói và khả năng chịu nhiệt ở áp suất làm việc.

Bài viết này giải thích chức năng của miếng đệm nhiệt của pin, các thông số quyết định xem nó có hoạt động ở hiện trường hay không và cách miếng đệm cấp độ tế bào Thermex của Goode được thiết kế phù hợp với những thực tế đó.

Tấm tản nhiệt pin thực sự có tác dụng gì

A miếng đệm nhiệt pin là lớp lấp đầy khoảng trống được đặt giữa các tế bào tạo nhiệt và cấu trúc làm mát hoặc vỏ gói. Công việc chính của nó là giảm điện trở tiếp xúc có thể giữ nhiệt trong tế bào. Trong thực tế, tấm đệm cũng phải xử lý các bề mặt không bằng phẳng, tải trọng cơ học và thay đổi nhiệt độ. Một miếng đệm có thể đủ mềm để phù hợp hoặc đủ cứng để hỗ trợ các thành phần, tùy thuộc vào thiết kế giao diện.

Một số miếng đệm được tối ưu hóa để dẫn nhiệt, trong khi một số miếng đệm khác được thiết kế để trì hoãn sự truyền nhiệt trong trường hợp thoát nhiệt. Vai trò kép đó là lý do tại sao cùng một dòng sản phẩm có thể bao gồm cả giải pháp có độ dẫn điện cao và giải pháp nặng về cách nhiệt. Bảng bên dưới liệt kê các thông số quan trọng khi đánh giá miếng đệm cho gói EV.

Trong một chương trình sản xuất, các thông số này không được đánh giá một cách riêng biệt. Tấm đệm là một phần của hệ thống bao gồm các bề mặt làm mát tế bào, khung mô-đun và vỏ gói. Sự thay đổi về loại tế bào hoặc thiết kế tấm làm mát bằng chất lỏng có thể buộc phải đánh giá lại khả năng nén và hiệu suất nhiệt của tấm đệm.

Tiêu chí lựa chọn cho miếng đệm nhiệt pin EV

Bắt đầu với Dung sai giao diện

Dung sai chiều cao của ô, độ phẳng của tấm làm mát và trình tự lắp ráp đều xác định mức độ lệch mà tấm đệm phải cung cấp. Nếu miếng đệm quá mỏng, nó không thể lấp đầy khoảng trống; nếu quá mềm, nó có thể chạm đáy hoặc mất tiếp xúc sau khi đạp xe. Đối với nhiều giao diện, một miếng đệm kết hợp lớp xốp mềm với lõi aerogel và màng PET mang lại phạm vi nén cân bằng. Tấm tản nhiệt pin GA100 của Goode được chế tạo xung quanh cấu trúc này.

Tấm tản nhiệt pin GA100 với bọt PU, Aerogel và màng PET Tấm đệm này kết hợp bọt PU, aerogel và màng PET để mang lại khả năng nén và cách nhiệt cân bằng. Cấu trúc của nó đảm bảo sự tiếp xúc ổn định giữa các tế bào và tấm làm mát, giải quyết các mối lo ngại về dung sai khe hở và bộ nén trong bộ pin EV. Xem sản phẩm →

Trong khi miếng đệm lấp đầy khoảng trống, người thiết kế gói cũng cần biết lực tác động lên các tế bào là bao nhiêu. Quá nhiều lực có thể làm biến dạng vỏ; áp lực quá nhỏ sẽ để lại một đường kháng cự cao. Một miếng đệm có bộ nén được kiểm soát giúp giao diện luôn ổn định trong suốt thời gian sử dụng của gói.

Dung sai lắp ráp cũng là một vấn đề chi phí. Dung sai chặt chẽ trên tấm làm mát có thể đơn giản hóa việc lựa chọn tấm đệm nhưng làm tăng thêm chi phí gia công hoặc đóng gói. Một tấm đệm tuân thủ có thể chấp nhận dải dung sai rộng hơn, điều này thường cải thiện sự cân bằng tổng thể về chi phí-kỹ thuật mà không làm giảm hiệu suất nhiệt.

Độ dẫn nhiệt không phải là trở kháng nhiệt

Bảng dữ liệu thường thúc đẩy tính dẫn nhiệt, nhưng miếng đệm trong gói hiếm khi hoạt động ở mức tiếp xúc phẳng, hoàn hảo. Trở kháng nhiệt bao gồm điện trở bề mặt giữa miếng đệm và mỗi bề mặt, phụ thuộc vào áp suất, độ phẳng và độ cứng của miếng đệm. Vật liệu có độ dẫn điện cao nhưng độ phù hợp kém có thể hoạt động kém hơn vật liệu mềm hơn có độ dẫn điện thấp hơn. Đó là lý do tại sao việc kiểm tra cấp độ sản phẩm bên trong mô-đun đại diện lại hữu ích hơn so với việc chỉ so sánh các số liệu về độ dẫn điện.

Khi xem xét kết quả kiểm tra, hãy hỏi xem phép đo có được thực hiện ở tỷ lệ phần trăm nén được đề xuất và trên các bề mặt tương tự như tấm làm mát thực tế hay không. Một miếng đệm trông ấn tượng trên một tấm thử nghiệm cứng, nhẵn có thể hoạt động khác đi khi nó được nén vào một tấm nhôm dập có hoa văn xoáy hoặc khe hở không đều.

Cách điện và độ bền điện môi

Trong nhiều thiết kế gói EV, miếng đệm nhiệt cũng nằm giữa tế bào và phần cứng làm mát bằng kim loại. Điều đó làm cho độ bền điện môi trở thành một thông số an toàn chứ không chỉ là một đặc tính vật liệu. Một tấm đệm có màng gia cố có thể tạo ra ranh giới cách nhiệt nhất quán trong khi vẫn cho phép nhiệt truyền qua. Tấm tản nhiệt pin GA200 của Goode sử dụng khung nano silicon với màng PET để hỗ trợ vai trò cách nhiệt này trong giao diện có khung, được nén một phần.

Tấm tản nhiệt pin GA200 với khung nano silicon và màng PET Với khung nano silicon và màng PET, miếng đệm này mang lại độ bền điện môi và lớp đệm cơ học. Nó cung cấp khả năng cách nhiệt và hỗ trợ nhất quán cho các giao diện giữa tế bào và phần cứng kim loại, hỗ trợ quản lý nhiệt. Xem sản phẩm →

Kiểm tra độ tin cậy cũng nên bao gồm quá trình lão hóa và chu kỳ nhiệt. Một miếng đệm mất độ dày hoặc cứng lại theo thời gian sẽ làm tăng khả năng cản nhiệt và cuối cùng tạo ra điểm nóng. Bộ nén và giá trị độ cứng Shore là những điểm khởi đầu hữu ích, nhưng chúng cần được xác minh bằng vật liệu tấm làm mát và tế bào cụ thể được chương trình sản xuất sử dụng.

Những điều cần xác nhận khi đánh giá nhà cung cấp

Đối với việc mua sắm, tấm tản nhiệt là một bộ phận được thiết kế chứ không phải là một mặt hàng. Bước đầu tiên là xác nhận rằng nhà cung cấp có thể cung cấp độ dày và độ cứng nhất quán cho các lô. Thứ hai là xác minh phản hồi của tấm đệm sau quá trình lão hóa nhiệt và chu kỳ tải, vì đó là nơi xuất hiện hầu hết các lỗi trường. Nhà cung cấp có thể chia sẻ dữ liệu có cấu trúc từ Ecovadis hoặc các sáng kiến ​​khoáng sản có trách nhiệm cũng có thể mang lại niềm tin cao hơn vào chuỗi hành trình sản phẩm của vật liệu, nhưng việc xác nhận vật lý vẫn là yếu tố quyết định.

• Yêu cầu mẫu từ nhiều lô sản xuất, không chỉ mẫu được chọn thủ công.
• Đo chiều cao và độ cứng của miếng đệm trước và sau khi thử nén.
• Kiểm tra chức năng của tấm đệm với hình dạng tế bào và tấm làm mát thực tế.
• Xem lại cách hoạt động của miếng đệm trong mô phỏng thoát nhiệt nếu cấu trúc gói yêu cầu điều đó.

Những hoạt động kiểm tra này giúp giảm rủi ro khi chọn vật liệu hoạt động được trong phòng thí nghiệm nhưng lại gây ra các dạng lỗi trong quá trình sản xuất hàng loạt.

Tấm pin Thermex của Goode giải quyết vấn đề quản lý nhiệt như thế nào

Miếng đệm cấp độ tế bào

Ở cấp độ tế bào, tấm tản nhiệt phải tôn trọng hình dạng của tế bào và cấu trúc xung quanh. Nó cũng có thể phải chịu được nhiệt độ cao gần đến mức cuối cùng trong trường hợp xảy ra hiện tượng nhiệt. Dòng bảo vệ tế bào Thermex của Goode bao gồm các miếng đệm kết hợp các hệ thống vật liệu khác nhau cho mục đích này. Ví dụ, khung silicon cộng với lõi aerogel có thể tăng khả năng phục hồi cấu trúc đồng thời hạn chế truyền nhiệt theo hướng cần thiết. Tấm tản nhiệt pin GA310 của Goode là một ví dụ về cấu hình này.

Tấm tản nhiệt pin GA310 có khung silicon và lõi Airgel Tấm đệm này sử dụng khung silicon và lõi aerogel để kết hợp khả năng cách nhiệt ở nhiệt độ cao với khả năng phục hồi cấu trúc. Nó giúp duy trì điều kiện nhiệt và lớp đệm ổn định, thích hợp để bảo vệ từng tế bào trong các ứng dụng pin đòi hỏi khắt khe. Xem sản phẩm →

Việc lựa chọn giữa các cấu trúc dựa trên bọt hoặc silicone phụ thuộc vào cách lắp ráp gói và những gì miếng đệm phải bảo vệ. Tấm đệm có lớp xốp ô kín có thể mang lại khả năng phù hợp cao hơn dưới áp suất thấp, trong khi tấm đệm có khung silicon có thể mang lại độ ổn định kích thước tốt hơn cho gói tế bào xử lý tải trọng cắt cao.

Bảo vệ cấp mô-đun và gói

Chiến lược nhiệt không dừng lại ở tế bào. Các phần tử ở cấp độ mô-đun, chẳng hạn như tấm cuối và tấm giải phóng, kiểm soát nơi nhiệt có thể đi trong sự kiện nhiệt. Bảo vệ ở cấp độ gói bao gồm cách nhiệt sàn nhà và thành bên cũng như các bề mặt tiếp xúc của tấm làm mát bằng chất lỏng. Việc chọn miếng đệm nhiệt mà không xem xét các lớp lân cận này có thể tạo ra sự tích tụ nhiệt đủ để ảnh hưởng đến hiệu suất của gói, nhưng việc chọn miếng đệm có hành vi giao diện thực tế có thể giúp bảo vệ toàn bộ chuỗi điện và nhiệt.

Các dòng bảo vệ gói và mô-đun Thermex của Goode được thiết kế để hoạt động trong cùng bối cảnh hệ thống với các miếng đệm cấp độ tế bào. Sự kết hợp của lớp cách nhiệt, các thành phần cấu trúc và miếng đệm nhiệt xác định cách thức hoạt động của gói trong điều kiện hoạt động bình thường và trong tình huống thoát nhiệt.

Việc chọn miếng đệm nhiệt của pin bắt đầu bằng khoảng trống và kết thúc bằng việc xác nhận. Các quyết định quan trọng nhất là dung sai giao diện, trở kháng nhiệt ở áp suất làm việc, bộ nén, độ bền điện môi và phạm vi nhiệt độ vận hành. Đây không phải là những giá trị độc lập; chúng tương tác với hình dạng tế bào, độ hoàn thiện của tấm làm mát và lực lắp ráp. Một miếng đệm trông đẹp trên biểu dữ liệu có thể bị hỏng trong gói do không khớp giữa độ cứng và kích thước khe hở.

Giải pháp bảo vệ pin Thermex của Goode cung cấp một số đường dẫn vật liệu cho lựa chọn này, từ sự kết hợp giữa bọt PU và aerogel cho đến các cấu trúc có khung silicon. Sự lựa chọn đúng đắn là sự lựa chọn được thử nghiệm trong hình học thực tế. Để có góc nhìn rộng hơn về quản lý nhiệt pin EV, hãy xem hướng dẫn của chúng tôi về cách tối đa hóa hiệu quả và an toàn trong thiết kế nhiệt pin EV.