Boyd如何防止电动汽车电池组件各个级别的热失控

近年来，对电动汽车的需求急剧增加，许多原始设备制造商都在争先恐后地满足生产需求。这不仅仅是在汽车领域。从电动滑板车到多功能车、休闲车等，电动汽车的生产正在全面增长。

为了制造下一代电动汽车，工程师们正在努力提高功率密度，使电池更小更轻，以提高续航里程和效率，并提供更多的设计自由度。但随着功率的增加，热失控事件和火灾的风险也随之增加。因此，原始设备制造商需要开发有效的热失控保护（TRP）解决方案，以满足不断增长的市场需求，同时确保用户安全。

目前缺乏关于热失控保护标准的明确规定。但在整个行业中，许多原始设备制造商已采用“5分钟规则”作为标准，这意味着如果发生热失控事件，乘客在车辆完全被吞没之前有五分钟的时间离开车辆。

预计法规要求将随着电池技术的变化而发展，但 OEM 和电池供应商需要具有热失控保护专业知识的技术合作伙伴，以帮助设计和制造可靠、安全的 TRP 解决方案，以满足当今和未来的需求。

Boyd为多种电池类型创建了强大的TRP解决方案，包括软包电池，圆柱形电池和棱柱形电池。我们的 TRP 专业知识延伸到电池模块和完整电池组，为每种类型和级别的电动汽车电池设计创造可靠的解决方案。本白皮书探讨了Boyd提供的不同热失控解决方案类型，以及用于优化这些产品用于电动汽车电池应用的材料和转换服务。

电芯解决方案

电动汽车电池主要有三种类型：软包电池、圆柱形电池和棱柱形电池。每种方法都有其独特的优点和缺点，以及制造和设计注意事项。必须定制热失控保护以适应这些设计

软包电池

软包电池使用柔性材料制成，没有刚性结构。相反，他们通常使用箔材料来创建一个包含细胞的袋子。这减轻了电池的整体重量，并提供了更多的设计自由度。

压缩垫 - 压缩垫对于软包电池很重要，因为电池往往会随着电池温度循环而膨胀和压缩。压缩垫适合细胞之间，以便在细胞膨胀和压缩时对细胞施加一致的压力。这很重要，因为如果没有恒定的压力，电池会产生所谓的“吸血鬼排水”，即电池在不活动期间缓慢失去电量，从而对电池效率产生负面影响。压缩垫还通过帮助阻止或隔离热失控、减少发热摩擦以及保护电池免受可能损坏它们并导致火花或短路问题的冲击来帮助 TRP。

阻燃材料 - 热失控保护解决方案很少是单一组件或材料。通常，原材料组合用于利用每种材料的最佳特性，优化性能，并实现所需的压缩永久变形和力挠度。Boyd是指定云母和陶瓷纤维等阻燃材料的专家，这些材料与互补的高性能材料相结合，以创建多层堆叠。3M™ 阻燃纸 FRB 是另一种用于各种电动汽车电池应用的高温材料。其致密材料提供更高的介电强度、更光滑的表面以改善胶带附着力和闭孔结构。气凝胶也可以在TRP解决方案中发挥关键作用。

这些材料如何组合在一起取决于具体的应用。例如，Boyd工程师可以简单地将气凝胶夹在两层压敏粘合剂之间，以形成有效的热障。在其他情况下，我们可能会在气凝胶的任一侧添加双面胶带，然后在顶层和底层添加一层陶瓷或压缩纸，以创建更坚固的堆叠。解决方案必须进行定制和优化，以满足精确的应用规范，以实现最可靠、安全和有效的解决方案。

Boyd专家与OEM密切合作，了解车辆和电池要求。然后，我们推荐并定制配置最佳材料，以创建定制的高性能TRP解决方案。

圆柱形电池

圆柱形电池由阳极、隔板和阴极制成，这些阳极、隔板和阴极堆叠在一起并卷起，然后放入圆柱形容器中。单个AA电池是这种结构的一个很好的例子。

电池到电池的粘合解决方案 - Boyd提供从3M™起的各种压敏粘合剂，无需固化时间即可将电池粘合在一起，从而增强电动汽车电池组组件的结构完整性。阻燃胶带和介电胶带可立即粘合，在制造环境中比液体粘合剂更容易使用。Boyd将这些和其他粘合剂指定并制造成针对电池组优化的定制解决方案，具有严格的公差和清洁度控制，以防止污染并达到有效将TRP解决方案组装到电池模块和电池组中所需的精度。

火焰阻隔材料 - 就像软包电池一样，Boyd指定并定制配置火焰阻隔和隔热材料以包裹电池并防止内部关键组件之间的火花电压可能导致设备短路或火灾。我们还设计和指定热界面材料以增强 TRP 解决方案，包括间隙填充物、热腻子、热界面片、相变材料和导热绝缘体。

棱柱形电池

棱柱形电池类似于圆柱形电池，因为它们由夹在一起的阳极、阴极和隔板片制成。这些材料不是被卷成圆柱体，而是分层堆叠或卷起，然后压制成刚性外壳，通常由塑料或金属制成。

原始设备制造商利用我们的专业知识和能力为方形电池创建高性能TRP解决方案。与其他电池类型一起使用的许多相同类型的压缩垫和阻燃材料都指定使用棱柱形电池以增加热失控保护。

电池组解决方案

多个电池模块组装在一起以形成电池组。这是电池结构的最高“水平”。

电绝缘体 - Boyd指定并定制使用导热胶带制造各种电绝缘材料，以保护电池组免受火花电压的影响，创建火焰屏障以隔离火灾，并防止电池组过热。每个OEM和电池组都根据个人设计和性能需求使用不同类型的带粘合系统的电绝缘体。大多数电绝缘体都是基于薄膜聚合物的，以聚碳酸酯、聚丙烯或聚酰亚胺为原料。环氧基粘合剂、各种聚氨酯粘合剂、丙烯酸泡沫胶带和结构胶带被层压到电绝缘膜上，以帮助组装过程，将绝缘体粘附在电池组上，并在电绝缘体周围或周围形成导热路径。

压缩垫 - 除了用于电池和模块级别外，压缩垫还可以保护电池组。相同类型的泡沫和其他材料被添加到电池组的结构中，以提供增强的冲击和热失控保护。这些组件减少了摩擦、机械运动和膨胀力的负面影响。

密封件和垫圈 - 密封电动汽车电池外壳或外壳对于保护电池组、模块和电池免受液体、气体和颗粒侵入至关重要。特殊材料和智能垫圈设计防水和密封电动汽车电池外壳，以保护敏感的电池组件免受污染和道路碎片的影响。它们还有助于消除噪声、振动和声振粗糙度 （NVH） 挑战，从而优化可靠性、性能和驾驶体验。Boyd工程师确保所有垫圈和密封材料及其性能匹配的粘合剂足够耐用，可以承受电池环境中的循环温度以及电池外壳周围的恶劣道路和天气条件，而不会影响性能。Boyd的电动汽车电池外壳密封件旨在简化客户组装，制造设计（DFM）吞吐量，材料优化，并且坚固耐用，可承受恶劣的道路条件。这可确保电池组保持最佳操作环境，以防止在车辆的整个生命周期内发生热失控。

液体冷板 - 与我们的模块级解决方案类似，Boyd开发了最适合电动汽车电池组的液体冷板解决方案。冷板可以用介电绝缘胶带层压，以提供电气保护并与其他组装组件牢固粘合。液体冷板设计可释放最大的热性能，从而将热量从电池组传递到车辆的液体冷却系统，从而实现最高效的热效率。这意味着 OEM 可以设计更快的充电周期、更强大的电池，并为车主扩展充电范围，同时降低热失控的风险并提高电动汽车电池组的安全性。

与电动汽车专家合作

电动汽车电池的安全性和性能是区分电动汽车并在不断增长的竞争对手网络中获得市场份额的关键。热失控是安全电动汽车电池设计的重要关键。OEM 和 EV 设计师以不同的方式解决热失控问题。有些使用螺栓固定在电池中的机械型TRP产品，有些则在电池组外壳盖下放置TRP材料，而另一些则在电池单元或模块之间设计TRP解决方案。没有行业标准、一刀切的智能热失控保护设计方法。但 Boyd 在多种不同的电池设计和方法中解决了 TRP 挑战，这意味着我们投资于 TRP 研究和开发，采用经过现场测试的技术，您可以利用这些技术来优化 TRP 解决方案，以实现您独特的电池设计方法。

随着行业标准、生产需求和客户需求的变化，通过针对您和您的应用需求优化的智能 TRP 解决方案，提高电池性能、安全性、效率和可靠性。利用具有创新路线图的可信赖合作伙伴不断发展，以满足新要求和制造能力，以便在您推出新模型时与您一起扩展。

Boyd is a trusted advisor to eMobility OEMs and Tier 1 suppliers, helping some of the top brands in the industry improve battery design and prevent or protect against thermal runaway. Our technologies are installed in over 2 million eMobility vehicles and we have more than 60 years of field-proven experience in the automotive industry. We are Trusted Innovation. Boyd’s innovative problem solving, vast materials expertise, rapid prototyping and scalable manufacturing replicated in the global regions where you operate accelerate time to market and new model introduction. Cleanroom manufacturing and ISO 16949 automotive quality management system certified facilities around the world improve product quality, reliability, safety and repeatability. We are also a global 3M™ Preferred Converter, meaning we have first access to leading material innovation.