锂离子 (li-ion) 电池是市场上最常用的可充电电池类型之一,从电动汽车和医疗设备到手持式消费电子产品和储能系统,无所不包。
随着电池组设计人员继续通过提高能量密度和容量来突破锂离子电池的极限,热管理系统必须不断发展,以安全地缓解和防止热量增加,以免热量积聚导致热失控。
热失控,为什么它很重要?
热量是在可充电电池充电和放电循环期间通过化学反应产生的。这种热量是电池运行的必要副产品,但如果不受控制或电池设计不佳,它会迅速积聚在电池或电池组的封闭空间中。当热量积聚的速度快于消散速度时,它会引起锂离子电池中称为热失控的连锁反应。随着热量的增加,电池通过放热反应释放更多的热量,这反过来又使温度越来越高。
如果不加以管理,热失控会导致设备故障、电池单元退化、火灾甚至爆炸。通过强大的热管理系统和智能电池设计防止热失控是保证用户安全、确保电池完整性和降低保修成本的关键。
如何预防和管理热失控?
宝德管理热失控有三种主要方式。
热管理:任何发热组件最重要的考虑因素是热管理。为了保护电池免受热失控,热量需要以比其构建速度更快的速度从电池组中消散,这因每个电池的容量、应用和几何形状而异。
重要的是要考虑到这一点,结合热界面材料、液体冷板、导热粘合剂、导热外壳和超薄均热板来冷却和保护电池单元。
防止热失控条件:主动防止导致热失控的情况是另一种重要的预防方法。虽然锂是一种高效的电池金属,但它也与任何类型的水分发生高度反应,形成氢氧化锂。少量氢氧化锂会降低电池性能,大量使用会导致电池燃烧。
在设计电池单元或电池组时,确保水分或异物碎屑 (FOD) 可能进入的任何间隙或接头正确密封至关重要。Boyd为防水电池组和电池单元提供许多不同的垫圈,密封和粘合剂解决方案,针对理想的压缩永久变形,力偏转和其他机械因素进行了优化,不允许任何水分进入。Boyd的垫片解决方案还可以管理冲击和振动,最大限度地减少极端路况对电池组密封件的退化,以确保密封件在电池的整个使用寿命期间保持完整。
在电池单元内部和周围加入电绝缘材料(例如 LectroShield)对于防止短路和火花非常重要,短路和火花也会驱动热量并导致热失控。
隔离热失控:
虽然适当的热管理和预防策略可以帮助减少发生热失控事件的机会,但重要的是设计电池以防止在发生灾难性事件时传播。驾驶员和公共安全是运输业的头号问题,在关键应用中设计了重复的安全措施。保持单个电池单元或受影响组件的隔离对于备用安全设计至关重要,以便在热管理或预防性设计失败时控制热失控。
最初设计电池组时考虑到这一点是隔离任何热失控事件的最佳方法。在电池之间加入由阻燃材料(如SOLIMIDE®泡沫或聚合物绝缘体)制成的阻燃屏障,可以防止在发生热失控事件时火势到达其他热敏组件。
宝德的不同之处
Boyd与全球原材料供应商建立了战略联盟,包括粘合剂,泡沫,热界面材料(TIM),屏蔽,绝缘体和许多其他先进的工程材料。我们将这些合作伙伴关系与我们广泛的制造能力和设计专业知识相结合,创建多层材料堆叠,以优化为您的电池应用防止和隔离热失控。
我们的工程师在提供设计支持方面拥有数十年的经验,确保组件专为制造 (DFM) 而设计并针对装配进行优化。这使我们能够将来自多个供应商的可燃性、密封、垫圈、碰撞保护等不同解决方案组合到一个完全集成的产品中,从而降低总体成本和交货时间。
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