Герметизация цилиндрических аккумуляторных элементов пенополиуретаном

Одно из основных предназначений батареи — накопление максимального количества энергии в наименьшем возможном пространстве. Это звучит просто, однако с ростом плотности энергии возникают новые трудности. Чем выше плотность аккумулятора, тем больше тепла выделяется в меньшем пространстве, особенно в случае неисправности.

Разработка высокопроизводительного аккумуляторного модуля, остающегося безопасным при любых неисправностях, требует особого внимания к терморегулированию. Помимо методов терморегулирования инженеры, разрабатывающие аккумуляторы, используют методы внутренней герметизации для обеспечения лучшей защиты.

Для решения этой задачи в процессе сборки модуля используются двухкомпонентные материалы (силикон, силиконовая пена, эпоксидная смола, эпоксидная пена и пенополиуретан), которые перемешиваются и заливаются в модуль, заполняя пространство между элементами. Герметизация элементов этими специальными материалами может предотвратить тепловой разгон и распространение тепла, а также уменьшить механические удары и вибрацию в нормальных условиях эксплуатации. Данные усовершенствования обеспечивают повышенную безопасность, высокую механическую стабильность и продолжительную работу аккумулятора.

Когда свойства одного элемента быстро ухудшаются или он подвергается воздействию опасных дорожных условий, таких как посторонний объект, находящийся на дороге, который может попасть в аккумуляторную батарею, возникает риск теплового разгона. Конструкция модуля также влияет на вероятность возникновения данного риска; чем ближе расположены элементы, тем больше вероятность того, что тепловой разгон может распространиться на другие элементы. Температурные явления могут быстро распространяться от элемента к элементу и привести к катастрофическому отказу, который опасен для водителя и пассажиров электромобиля.

Во время нормальной эксплуатации электромобиля аккумуляторный модуль подвергается сильному воздействию: внешним ударам и вибрации, вызванными состоянием дорожного полотна и окружающей среды. Удары и вибрации вызывают механические нагрузки, которые увеличивает вероятность деформации или повреждения компонентов аккумулятора. Таким образом, если не снизить механические удары и вибрацию, это может отрицательно сказаться на надежности, долговечности и безопасности модуля.

Со временем литий-ионные аккумуляторы могут вздуваться (в основном в результате выделения газов во время циклов зарядки). Типичное нелинейное старение каждого элемента может привести к нежелательному механическому взаимодействию между каждым элементом, что ухудшает производительность и может привести к механическому отказу. По мере того как один элемент набухает, он может создать нежелательное давление на соседние элементы, что в конечном итоге оказывает негативное воздействие на долговечность аккумулятора.

Герметизирующий пенополиуретан играет значимую роль в решении вышеупомянутых проблем, поскольку он предотвращает распространение тепла и механически закрепляет каждый элемент блока. Однако, подготовка материала и его применение также могут создать дополнительные проблемы. Некорректное соотношение и/или смешивание двух компонентов может привести к неравномерности пенополиуретана и, следовательно, к ухудшению рабочих характеристик. Подача жидкости также может стать причиной недостаточного или избыточного объема материала, что приведет к излишним потерям.

Конструкция литий-ионных аккумуляторов имеет уникальные особенности и требования, и в компании Graco мы стремимся найти решение для нанесения материала с учетом особенностей каждой отдельной модели. Мы можем определить правильный поток и точки нанесения, чтобы равномерно распределить точное количество материала в блоке. Мы также можем получить однородную смесь материала с непрерывным потоком для надежного и многократного распределения пенополиуретана в блоке аккумулятора для повышения эффективности производства.