Das thermische Management ist eine der wichtigsten technischen Herausforderungen bei der Konstruktion moderner Elektrofahrzeugbatterien.
Da sich die Batteriepacks für Elektrofahrzeuge in Richtung höhere Energiedichte, schnelleres Laden, höhere Leistung und kompaktere Architekturen bewegen, wird es immer schwieriger, die Zelltemperatur zu kontrollieren.Das Kühlsystem selbst ist nur ein Teil der LösungDie Materialien, die zwischen Zellen, Kühlkonstruktionen, Verpackungsgehäusen und anderen Komponenten platziert werden, bestimmen, wie effektiv die Wärme verbreitet oder blockiert werden kann.
Aus diesem Grund sollte das thermische Management der Batterie als eine Kombination vonKühlung, Wärmeübertragung, Isolierung, Dichtung, Wärmeverbreitung und aktive HeizungWir haben eine Reihe von Anwendungen, die sich auf die
Ein gut konzipiertes Thermalmanagementsystem für Batterien verwendet typischerweise mehrere Materialtechnologien, wobei jedes Material entsprechend seiner spezifischen Lage und Funktion im Paket ausgewählt wird.
Lithium-Ionen-Batterien sind empfindlich gegenüber der Betriebstemperatur. Leistung der Batterie, Alterungsverhalten, Ladefähigkeit und Sicherheit können alle von der Temperatur beeinflusst werden.
Viele thermische Management-Strategien für Elektrofahrzeugbatterien zielen darauf ab, die Zelltemperaturen innerhalb eines kontrollierten Betriebsfensters zu halten.15°C bis 40°CUntersuchungen haben auch die Bedeutung einer präzisen Temperaturregelung für die Leistungsfähigkeit der Batterie hervorgehoben.Sicherheit und Lebensdauer.
Die Herausforderung besteht darin, daß ein Kühlsystem die Temperatur nur dann wirksam steuern kann, wenn die Wärme das Kühlmedium erreichen kann.
Eine flüssige Kälteplatte, ein Kühlmittelkanal oder ein Luftstrom bestimmen die Kühlgrenzbedingungen. Jede Schnittstelle zwischen Zelle und Kühlsystem führt jedoch thermischen Widerstand ein.
Zum Beispiel:
Zelle → TIM → Kaltplatte → Kühlmittel
Wenn die Schnittstelle mikroskopische Luftlücken, eine unzureichende Kompression oder eine übermäßige Banddicke enthält,Der Wärmeweg kann auch dann zu einem Engpass werden, wenn das Kühlsystem selbst über eine ausreichende Kapazität verfügt.
Daher ist die Materialauswahl ein wesentlicher Bestandteil der Konzeption des thermischen Batteriemanagements.
Ein modernes Batteriepaket enthält verschiedene Wärme- und Schutzzonen.
Jede Zone erfüllt eine andere Funktion und erfordert daher eine andere Materialstrategie.
| Batteriepack-Zone | Hauptfunktion | Typische Materialtechnologien |
|---|---|---|
| Zell-zu-Zelle | langsame Wärmeverbreitung und elektrische Isolierung | Silikonschaum, Aerogel, Glimmer, Keramik |
| Zelle/Modul-zu-Kaltplatte | Übertragung von Wärme auf das Kühlsystem | Heizkissen, Heizgels, Spaltfüller, Klebstoffe |
| Modul-zu-Frame | Wärme übertragen und mechanische Bewegung absorbieren | Wärmepolster, Lückenfüllstoffe, Baustoffe |
| Verpackungshülle | Versiegelung gegen Wasser, Staub und Umweltbelastung | Verpackungen aus Silikonschaum, Dichtungsmaterialien |
| Betrieb bei kaltem Klima | Vorwärmzellen vor oder während des Ladevorgangs | Heizungen aus Polyimid, Heizungen aus Silikonkautschuk |
| Wärmeverbreitung | Lokalisierte Wärme verteilen | Materialien auf Graphit- und Graphenbasis |
Diese zonenbasierte Herangehensweise erleichtert die Materialwahl, da der Ingenieur zuerst definieren kann, welcheWas jede Schnittstelle erreichen mussund dann die entsprechende Materialklasse auswählen.
Die Schnittstelle zwischen Zelle und Kaltplatte ist einer der wichtigsten thermischen Wege in einer flüssiggekühlten EV-Batterie.
Das Ziel ist einfach:
Wärmewiderstand zwischen der Wärmeleiterzelle und der Kühlstruktur minimieren.
Luft hat eine Wärmeleitfähigkeit von nur etwa0.026 W/m·K, so dass unkontrollierte Luftlücken den Schnittstellenwiderstand erheblich erhöhen können.
Thermische Schnittstellenmaterialien füllen diese Lücken und schaffen einen kontinuierlicheren thermischen Pfad.
Die drei häufigsten Ansätze sind:
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Heizkissen
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Verteilte thermische Lückenfüllstoffe
-
mit einem Gehalt an Zellstoff von mehr als 50 GHT
Wärmepolster sind konforme Festplatten, die zwischen der Batteriekomponente und der Kühlstruktur platziert sind.
Sie sind in Silikon- und nicht-Silikon-Formulierungen erhältlich und können in maßgeschneiderte Formen geschnitten werden.
Zu den typischen Vorteilen gehören:
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Keine Härtung
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Einfache Installation
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Präzise Druckschnittgeometrie
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Gute elektrische Isolierung in Isolationsqualitäten
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Wiederverarbeitbarkeit in vielen Anwendungen
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Kontrollierte Dicke
Zu den wichtigen Auswahlparametern gehören:
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Wärmeleitfähigkeit
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Wärmeimpedanz
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Stärke
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Härte
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Kompressionsverhalten
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Dielektrische Festigkeit
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Komprimierungssatz
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Betriebstemperatur
Ein hoher Wärmeleitfähigkeitspreis allein garantiert keine gute Anwendung.
Zum Beispiel kann ein sehr hartes Pad eine ausgezeichnete Leitfähigkeit aufweisen, aber einen übermäßigen Befestigungsdruck erfordern, um einen engen Oberflächenkontakt zu erreichen.Ein weicheres Material kann bei niedrigerem Druck eine bessere Konformität gewährleisten.
Daher sollten IngenieureWärmeimpedanz unter dem tatsächlichen Montagedruck und der Banddicke, anstatt ein Material nur nach seiner W/m·K-Klassifizierung auszuwählen.
Verteilbare Lückenfüllstoffe sind besonders nützlich, wenn die Schnittstellenlücke im gesamten Batteriesystem variiert.
Im Gegensatz zu einem vorgeschnittenen Pad kann ein Flüssigkeits- oder Gel-basierter Lückenfüllstoff der tatsächlichen Geometrie der Schnittstelle entsprechen.
Dies macht die Technologie attraktiv für
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Schnittstellen zwischen Zelle und Kaltplatte
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Architekturen für Cell-to-Pack
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Batteriemodule mit großer Fläche
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Komplexe Toleranzstapel
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Automatisierte Produktionslinien
Ein- und zweiteilige Formulierungen sind erhältlich.
Ein-Teil-Materialien sind für eine kontrollierte Aushärtung nach den vom Hersteller festgelegten Bedingungen konzipiert, während zwei-Teil-Systeme nach der Abgabe gemischt und gehärtet werden.
Zu den Hauptvorteilen gehören:
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Ausgezeichnete Oberflächenkonformität
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Große Lücken füllende Fähigkeit
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Niedrige mechanische Belastung
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Kompatibilität der automatischen Abgabe
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Verringerte Abhängigkeit von der Vorschnittgeometrie der Pads
Die wichtigsten Herstellungsgründe sind:
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Ausgabevolumen
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Mischverhältnis für Zwei-Teil-Anlagen
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Lebensdauer
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Heilungszeit
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Anforderungen an die Ausrüstung
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Kontrolle der Anleihe
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Umarbeitungsstrategie
Für die Batterieproduktion mit hohem Volumen können diese Prozessfaktoren genauso wichtig sein wie die Wärmeleitfähigkeit.
Die Auswahl zwischen einem Pad und einem ausgeschütteten Spaltfüller hängt vor allem von der Schnittstellengeometrie und dem Herstellungsprozess ab.
| Faktor | Thermal Pad | Wärme-Lückenfüllmittel |
|---|---|---|
| Formular | Vorgehärtetes Blatt | Disponierte Flüssigkeit/Gel |
| Unterschiede | Am besten für kontrollierte Lücken | Ausgezeichnet für variable Lücken |
| Versammlung | Einfache Platzierung | Erfordert Abgabe |
| Heilung | Es gibt keine Heilung. | Abhängig von der Zusammensetzung |
| Automatisierung | Einfache Auswahl | Hohe Kompatibilität mit automatisierter Abgabe |
| Nachbearbeitung | Im Allgemeinen leichter | Abhängig von der Formulierung |
| Komplexe Geometrie | Beschränkt nach Padform | Ausgezeichnete Konformität |
| Großflächenanwendungen | Möglich | Häufig vorteilhaft |
Beide Technologien sind nicht universell besser.
Die richtige Wahl hängt von derAbstandsbereich, Toleranzstapel, Kompressionsanforderung, Produktionsvolumen und thermisches Ziel.
Einige Batterie-Schnittstellen erfordern sowohl Wärmeübertragung als auch mechanische Befestigung.
Wärmeleitende Klebstoffe können eine dauerhafte Verbindung herstellen und gleichzeitig Wärme von der Komponente abführen.
Sie können in Betracht gezogen werden:
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Dauerhaftes Bauteilbefestigen
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Strukturelle thermische Schnittstellen
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Anwendungen im Zusammenhang mit der Busbar
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Befestigungsanlage für den Wärmeverbreiter
-
Komponenten, bei denen mechanische Befestigungsmittel unerwünscht sind
Wärmeleitband kann eine einfachere Montagemethode für leichtere Bauteile bieten.
Kleber und Klebebänder sind jedoch im Allgemeinen weniger bequem zu bearbeiten als Thermalpads. Daher sollten sie ausgewählt werden, wenn die Dauerhaftigkeit des Gelenks akzeptabel ist.
Nicht alle thermischen Probleme werden durch eine schlechte vertikale Wärmeübertragung verursacht.
Große prismatische Zellen und Beutelzellen können auch Temperaturgradienten über ihre Oberfläche erfahren.
In diesen Situationen können Wärmeverbreitungsmaterialien Wärme seitlich verteilen, bevor sie die Hauptkühlschnittstelle erreicht.
Graphit- und Graphen-basierte Materialien sind Beispiele für anisotrope thermische Materialien, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit in der Ebene bieten können.
Abhängig von der Architektur des Materials können Wärmeverbreiter auf Graphitbasis sehr hohe Werte der In-Plane-Leitfähigkeit erreichen.1,000 W/m·K.
Diese Materialien werden im Allgemeinen eher als Teil eines Thermalstacks als als direkter Ersatz für das primäre TIM verwendet.
Eine vereinfachte Struktur kann sein:
Zelle → Wärmeverbreiter → TIM → Kaltplatte
Der Wärmeverbreiter trägt zur Verringerung der lokalen Temperaturkonzentration bei, während der TIM den thermischen Kontakt zur Kühlstruktur herstellt.
Phasenwechselmaterialien (PCM) absorbieren Wärme während eines Phasenwechsels.
Dies macht sie für Anwendungen nützlich, bei denen die thermische Belastung kurzfristige Spitzen enthält.
Eine Batterie kann beispielsweise während
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Schnell aufladen
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Hochleistungsbeschleunigung
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Regenerative Bremsung
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Hochstromentladungen
Ein PCM kann einen Teil dieser vorübergehenden Wärme absorbieren und die Temperaturerhöhungsrate verringern.
PCM sollte jedoch nicht als Ersatz für ein aktives Kühlsystem angesehen werden.
Das Material hat eine endliche latente Wärmekapazität. Sobald die verfügbare Phasenwechselkapazität erschöpft ist, kann das PCM nicht mehr den gleichen Puffer-Effekt bieten.
Daher ist PCM am effektivsten, wenn es mit einem geeigneten Wärmeabstoßungssystem integriert wird.
In der Literatur zur thermischen Steuerung von Elektrofahrzeugbatterien aus dem Jahr 2024 werden PCM-basierte Ansätze als eine der wichtigsten passiven oder hybriden Thermalmanagement-Technologien identifiziert.
Während einige Teile der Batterie effizient Wärme übertragen müssen, müssen andere genau das Gegenteil tun.
Zwischen den Zellen können Materialien benötigt werden, um die Wärmeverbreitung zu verlangsamen und eine elektrische Isolierung zu gewährleisten.
Zu den gängigen Materialtechnologien gehören:
Aerogel-basierte Decken können in einer dünnen Struktur eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit bieten.
Der Hauptvorteil besteht in der Wärmedämmungsleistung.
Es kann jedoch ein mechanischer Schutz erforderlich sein, da einige Aerogelstrukturen empfindlich auf Kompression, Abrieb und Handhabung reagieren können.
Silikonschaum ist eine Kombination von
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Wärmedämmung
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Kissen
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Kompressionsrückgewinnung
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Umweltschutz
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Elektrische Isolierung
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Flammschutzoptionen
Zum Beispiel umfasst die Z-FOAM800-Familie von ZIITEK Sorten mit einer Wärmeleitfähigkeit von00,06 W/m·K, UL 94 V-0 und Temperaturfähigkeiten bis etwa 200°C, je nach spezifischer Qualität.
Mica- und Keramikbleche können elektrische Isolierung und Schutz vor hohen Temperaturen bieten.
Sie werden häufig für Anwendungen in Betracht gezogen, bei denen das Material starker thermischer Belastung standhalten oder eine physikalische Barriere zwischen den Batteriekomponenten bieten muss.
Das geeignete Material hängt von der Batteriearchitektur, dem Szenario eines thermischen Ereignisses und den geltenden Sicherheitsanforderungen ab.
Wärmedämmung allein kann nicht jedes Sicherheitsereignis der Batterie verhindern.
Eine vollständige Strategie zur Verringerung der thermischen Abwanderung kann Folgendes umfassen:
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Steuerungen des Batteriemanagementsystems
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Zellüberwachung
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Wärmedämmung
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Feuerdichte Schranken
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Lüftungsanlagen
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Mechanische Gehäuse
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Kühlsysteme
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Flammschutzmaterialien
Normen und Prüfmethoden wieUL 2596kann verwendet werden, um die thermische und mechanische Leistung von Batteriegehäuse-Materialien unter Bedingungen zu bewerten, die für einen thermischen Ausbruch repräsentativ sind.
Wichtig ist, dass die Ergebnisse der Prüfungen auf Materialebene nicht als direkte Garantien für die Sicherheit der Batterien auf Systemebene interpretiert werden sollten.Zellkonstruktion und Konfiguration für die Endverwendung.
Das thermische Management der Batterie ist eng mit dem Umweltschutz verbunden.
Ein Batteriegehäuse muss innere Komponenten vor Wasser, Staub, Feuchtigkeit, Vibrationen und Temperaturwechseln schützen.
Das Dichtungsmaterial muss daher die Druck- und Dichtungskraft während der gesamten erforderlichen Lebensdauer aufrechterhalten.
Zu den wichtigen Spezifikationen gehören:
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Komprimierungssatz
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Wasserabsorption
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Temperaturbereich
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Flammschutz
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Zugfestigkeit und Rissfähigkeit
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Dielektrische Festigkeit
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Umweltschutz
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Toleranz für Druckschneidungen
für Anwendungen, bei denen eine Flammschutzfähigkeit erforderlich ist,UL 94 V-0UL beschreibt UL 94 V-Klassifizierungen als Materialentzündbarkeitsklassifikationen, die auf definierten Prüfbedingungen basieren.
Anforderungen an den Eintrittsschutz wieIP67 oder IP68kann auch je nach Batteriegehäuse und OEM-Spezifikation gelten.
Silikonschaum kann Dichtungs-, Dämpfungs- und Isolationsfunktionen in einem einzigen Material kombinieren.
Die Z-FOAM800-Serie von ZIITEK umfasst beispielsweise Sorten, die für die Abdichtung des Akkugehäuses und den thermischen Schutz bestimmt sind.UL 94 V-0 Flammschutz und breite Temperaturbeständigkeit, mit genauen Werten je nach Qualität.
Bei Batterienanwendungen sollten die Ingenieure das komplette Dichtungsdesign bewerten, anstatt ein Dichtungsmaterial zu wählen, das allein auf einem Kompressionsset basiert.
Das Material, die Rillengeometrie, das Kompressionsverhältnis, die Toleranzen und die Umweltbelastung beeinflussen die langfristige Dichtungsleistung.
Bei der thermischen Steuerung der Batterie geht es nicht nur darum, Wärme zu entfernen.
In Niedertemperaturumgebungen muss die Batterie möglicherweise vor oder während des Ladevorgangs erwärmt werden.
Niedrige Temperaturen können die verfügbare Leistung und die Ladeleistung reduzieren.je nach Zellchemie und Ladebedingungen.
Flexible Heizelemente können daher in Batteriepakete integriert werden, um die Zelltemperatur auf einen geeigneten Betriebsbereich zu heben.
Zu den gängigen Technologien gehören:
Polyimidheizungen bieten:
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Schlanke Konstruktion
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Niedriges Gewicht
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Hohe Flexibilität
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Maßgeschneiderte Heizmuster
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Gute Temperaturbeständigkeit
Silikongummiheizgeräte bieten:
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Flexible Konstruktion
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Gute Umweltbeständigkeit
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Mechanische Haltbarkeit
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Maßgeschneiderte Heizzonen
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Kompatibilität mit Batteriebauten
Die Kheat-Heizungslösungen von ZIITEK umfassen Heiztechnologien auf Polyimid- und Silikonbasis, mit individuell angepassten Konstruktionen, dieLeistungsdichte 1 ‰ 2 W/cm2, je nach Konstruktion und Anwendung.
Heizsysteme sollten zusammen mit Temperatursensoren und Steuerungsalgorithmen konstruiert werden, um übermäßige Temperaturveränderungen oder Überhitzung zu vermeiden.
Cell-to-Pack (CTP) -Architekturen reduzieren oder eliminieren einige traditionelle Modulstrukturen.
IDTechEx hat berichtet, dass CTP-Designs die Anzahl der verwendeten TIM erheblich reduzieren können, da die Architektur einige der mit herkömmlichen Modulen verbundenen Schnittstellen beseitigt.
Eine Verringerung der Anzahl der TIM-Schichten schließt jedoch nicht die Notwendigkeit einer sorgfältigen Schnittstellenkonstruktion aus.
In einigen CTP-Entwürfen wird die verbleibende Zell-Kaltplatten-Schnittstelle noch wichtiger.
Die Ingenieure müssen möglicherweise:
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Größere Schnittstellenflächen
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Größere Abmessungsvariation
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Zellvergrößerung
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Komprimierungsanforderungen
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Langfristige mechanische Stabilität
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Wärmeimpedanz
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Automatisierte Anwendung
Der Trend zu weniger Materialien kann die Leistungsanforderungen an die verbleibenden Materialien erhöhen.
Die Materialwahl sollte eher mit der thermischen Architektur als mit einem Produktkatalog beginnen.
Ein praktisches Auswahlverfahren umfasst folgende Schritte.
Identifizieren Sie alle Schnittstellen zwischen der Wärmezelle und dem Kühlmedium.
Zum Beispiel:
Zelle → TIM → Kaltplatte → Kühlmittel
Anschließend müssen andere Bereiche ermittelt werden, in denen die Wärme blockiert, verbreitet, versiegelt oder aktiv erzeugt werden muss.
Bestimmung:
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Höchstzulässige Zelltemperatur
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Höchsttemperaturunterschied zwischen den Zellen
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Wärmeerzeugungsrate
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Zielwärmewiderstand
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Schnittstellengebiet
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Erwarteter Temperaturbereich
Die Wärmeleitfähigkeit darf nicht als einziges Auswahlkriterium verwendet werden.
Maßnahme:
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Mindestlücke
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Höchste Lücke
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Flachheit
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Oberflächenrauheit
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Komponentenverträglichkeit
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Kompressionsbereich
Diese Informationen bestimmen, ob eine Wärmepolster-, Lückenfüll-, Klebstoff- oder eine andere Schnittstellentechnologie geeignet ist.
Man denke an:
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Druckkraft
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Komprimierungssatz
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Zellvergrößerung
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Vibrationen
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Schock
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Scherenbewegung
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Langfristige Stressentlastung
Ein TIM muss während der gesamten mechanischen Lebensdauer des Akkupacks funktionsfähig bleiben.
Je nach Standort benötigt das Material:
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Elektrische Isolierung
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Dielektrische Festigkeit
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Flammschutz
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Niedriger Rauchanteil
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Niedrige Abgasemissionen
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RoHS-Konformität
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REACH-Konformität
Die Einstufungen für die Materialstufe sollten stets anhand der tatsächlichen OEM- und Systemanforderungen überprüft werden.
Ein technisch hervorragendes Material kann immer noch ungeeignet sein, wenn es nicht effizient hergestellt werden kann.
Beurteilen:
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Fähigkeit zum Druckschneiden
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Verteilgeschwindigkeit
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Anforderungen an das Mischen
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Heilungszeit
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Kompatibilität mit Automatisierung
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Materialnutzung
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Anforderungen an die Nachbearbeitung
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Haltbarkeit
Bei der Produktion von Batterien für Elektrofahrzeuge mit hohem Volumen kann die Kompatibilität des Herstellungsprozesses einen großen Einfluss auf die Gesamtkosten haben.
Schließlich prüfen Sie das Material im eigentlichen Batteriestapel.
Zu den einschlägigen Bewertungen gehören:
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Wärmekreislauf
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Vibrationen
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Kompressionsalterung
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Feuchtigkeitsalterung
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Wärmeimpedanz
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Zusammenschluß
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Komprimierungssatz
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Elektrische Isolierung
-
Feuer- und Ausbreitungsprüfung
Für thermische Schnittstellenmaterialien ist ASTM D5470 eine häufig verwendete Methode zur Messung der Wärmeübertragungseigenschaften von thermisch leitfähigen elektrischen Isolationsmaterialien.
Die Prüfbedingungen, einschließlich Druck, Dicke und Prüfkonfiguration, sind immer anzugeben, da die thermische Impedanz stark von den tatsächlichen Schnittstellenbedingungen abhängt.
Vor der Auswahl eines Materials für ein EV-Batteriesystem lohnt es sich, dem Lieferanten mehrere praktische Fragen zu stellen.
Verlassen Sie sich nicht ausschließlich auf den angekündigten W/m·K-Wert.
Fragen Sie nach:
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Prüfmethode
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Druck
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Stärke der Bindungslinie
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Temperatur
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Probenkonfiguration
Fragen Sie nach Kompressionskurven und Leistung im tatsächlichen Spaltbereich.
Wenn Sie Lücken füllen möchten, fragen Sie nach:
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Ausrüstung zur Verteilung
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Mischungsverhältnis
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Lebensdauer
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Profil der Heilung
-
Genauigkeit der Abgabe
Anforderung von Daten für:
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Wärmekreislauf
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Hochtemperaturalterung
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Luftfeuchtigkeit
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Komprimierungssatz
-
Pump-out oder Migration
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Stabilität der Haftung
Batteriedesigns erfordern häufig angepasste:
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Stärke
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Geometrie
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Härte
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Wärmeleitfähigkeit
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Zusammenschluß
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Flammschutz
-
Elektrische Isolierung
Ein Anbieter, der in der Lage ist, die Unterstützung zu formulieren und umzuwandeln, kann die Entwicklungszeit verkürzen.
Die thermische Architektur einer EV-Batterie wird selten mit einem Material gelöst.
Eine typische Verpackung kann folgende Kombinationen enthalten:
Thermal Pads + Thermal Gels + Isolierung + Brandschranken + Dichtungsfoomen + Wärmeverbreiter + Heizfilme
Jedes Material erfüllt eine andere Funktion.
ZIITEK liefert beispielsweise thermische Schnittstellenmaterialien, Silikonschaumdichtungsmaterialien und flexible Heizlösungen für Elektrofahrzeuge und neue Energieanwendungen.Das aktuelle EV-Portfolio umfasst Thermalgels für Zell-Kaltplatten-Schnittstellen, Thermalpolster der TIF-Serie, Silikonschaum Z-FOAM800 und Heizlösungen von Kheat.
Der Wert eines integrierten Werkstoffansatzes liegt nicht nur in mehr Produkten, sondern auch in der Fähigkeit,gesamte thermische, mechanische, elektrische und umweltbezogene Stack-upals ein einziges System.
Es gibt kein universelles Best-TIM. Wärmepolster eignen sich oft für kontrollierte Lücken und einfache Montage, während ausgeschüttete thermische Lückenfüllstoffe für variable Lücken und komplexe Geometrien von Vorteil sind.Die richtige Wahl hängt von der thermischen Impedanz ab, Lücken, Kompression, elektrische Isolierung, Herstellungsprozess und Zuverlässigkeitsanforderungen.
Flüssigkeitsgekühlte Batterien benötigen eine kontrollierte thermische Schnittstelle zwischen den Wärme erzeugenden Komponenten und der Kühlstruktur, aber diese Schnittstelle kann ein Thermalpad sein,Thermalgel, Spaltfüller, Klebstoff oder eine andere TIM-Technologie.
Ein Thermalpad ist ein vorgehärtetes festes Schnittstellenmaterial, während ein thermisches Gel oder Lückenfüllmittel in flüssiger oder gelförmiger Form ausgegeben wird und der tatsächlichen Schnittstellengeometrie entspricht.Pads sind im Allgemeinen leichter zu handhaben, während Gele für variable oder größere Lücken eine bessere Konformität bieten können.
Isoliermaterialien können die seitliche Wärmeübertragung reduzieren und die thermische Ausbreitung zwischen benachbarten Zellen verlangsamen.Glimmer und Keramikbleche können berücksichtigt werden.
Im Allgemeinen kann PCM während eines Phasenübergangs eine endliche Wärmemenge absorbieren und daher kurzfristige thermische Spitzen buffern.Es entfernt nicht kontinuierlich Wärme und muss normalerweise mit einem geeigneten Wärmeabstoßungsmechanismus arbeiten.
Heizfolien sorgen bei niedrigem Betrieb für eine kontrollierte Wärme und können dazu beitragen, die Zellen vor oder während des Aufladens, insbesondere in kalten Klimazonen, auf eine angemessene Temperatur zu bringen.
Es gibt kein universelles W/m·K-Ziel. Die thermische Leistung hängt von der Wärmeleitfähigkeit, der Dicke, dem Kontaktwiderstand, dem Druck, der Schnittstellengeometrie und dem gesamten Wärmeweg ab.Wärmeimpedanz unter realistischen Montagebedingungen ist oft nützlicher als die Leitfähigkeit allein.
Wichtige Parameter sind die Kompressionsmenge, der Temperaturbereich, die Wasseraufnahme, die Flammschutzfähigkeit, die dielektrischen Eigenschaften, der Umgebungswiderstand und die eigentliche Kompressionskonstruktion des Gehäuses.IP-Anforderungen sollten auf Systemebene bewertet werden.
Einige Materiallieferanten bieten mehrere Technologien an, darunter Thermalpads, Thermalgels, Silikonschaum,Wärmeverbreiter und Heizfolien, die die Materialqualifizierung und die Systemintegration vereinfachen könnenJedes Material muss jedoch noch anhand des spezifischen Batteriedesigns und der OEM-Anforderungen validiert werden.
Das thermische Management von Elektrofahrzeugbatterien wird zunehmend zu einemDie Herausforderung der Materialtechnik ist ebenso groß wie die Herausforderung des Kühlsystems..
Die Kühlarchitektur bestimmt, wohin die Wärme gehen kann. Die Materialien bestimmen, wie effizient die Wärme dieses Ziel erreicht und wo die Wärme stattdessen blockiert, verbreitet, versiegelt oder erzeugt werden muss.
Für ein modernes EV-Akkupaket erfordert ein wirksames thermisches Management möglicherweise eine koordinierte Kombination von
Thermische Schnittstellenmaterialien
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Wärmeverbreitungsmaterial
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Wärmedämmung
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Feuerbarrieren
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Versiegelungsmaterialien
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Heizfilme
Die zuverlässigste Materialwahlstrategie besteht daher nicht darin, nach einem einzigen "besten" thermischen Material zu suchen.die Anforderungen für jede Zone festlegen, die thermischen und mechanischen Leistungen unter realistischen Bedingungen zu bewerten und die komplette Baugruppe vor der Produktion zu validieren.
Da sich die Batteriearchitekturen in Richtung Cell-to-Pack, höhere Energiedichte und schnelleres Laden entwickeln, wird die Bedeutung dieses integrierten Materialansatzes nur weiter zunehmen.



