Pek bateri storan kuasa dan tenaga dipasang melalui sambungan siri dan selari sel, namun sel tidak bersentuhan langsung antara satu sama lain. Sel ion litium-mengalami pengembangan isipadu semasa mengecas dan menyahcas, jadi bahan penimbal mesti disusun antara sel untuk menyerap tekanan mekanikal. Pada masa ini, bahan buih digunakan secara meluas untuk memenuhi keperluan penimbalan dinamik dan sokongan statik.
01 Fenomena Bengkak Modul Bateri Litium{1}}ion
Bateri litium-dengan jelas dinamakan "bateri kerusi goyang": didorong oleh beza potensi, ion litium berulang-alik antara katod dan anod untuk menyimpan dan membebaskan tenaga elektrik.
Walau bagaimanapun, interkalasi dan penyahinterkalaan Li⁺ ke dalam dan keluar daripada katod dan bahan aktif anod menyebabkan pengembangan isipadu bahan aktif. Bengkak sedemikian terbahagi kepada dua kategori: bengkak boleh balik dan bengkak tidak boleh balik. Bengkak tidak dapat dipulihkan terkumpul secara berterusan apabila kitaran-caj meningkat.
Terdapat tiga punca pembengkakan sel: pembengkakan elektrokimia, pembengkakan penjanaan gas dan kesan suhu.
Papan epoksi biasanya digunakan sebagai bahan penimbal antara-bateri asid plumbum untuk-kenderaan elektrik beroda dua. Walau bagaimanapun, papan epoksi bercirikan kerapuhan yang tinggi dan daya tahan sifar, gagal menyerap daya pengembangan sel. Oleh itu, ia tidak sesuai sebagai bahan penimbal untuk pek bateri-ion litium walaupun kos ultra-rendahnya.
Bateri ion-anod litium-silikon memberikan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi secara drastik berbanding dengan karbon-anod, mewakili pendekatan yang berkesan untuk meningkatkan lagi ketumpatan tenaga bateri. Namun kadar bengkaknya yang berlebihan (ketebalan meningkat sebanyak 15%–30% selepas 100 kitaran) telah lama menghalang-aplikasi komersial berskala besar.
02 Jenis Utama Bahan Penampan
Pembengkakan sel adalah ciri yang wujud sepanjang hayat perkhidmatan penuh bateri. Mengurangkan kesan buruk yang dibawa oleh bengkak menjadi penting untuk memanjangkan hayat kitaran bateri.
Kegagalan untuk menampan dengan secukupnya pembengkakan sel tidak dapat dipulihkan akan mempercepatkan lagi degradasi kapasiti.
Empat peraturan teras yang mengawal pembengkakan sel ion litium-:
Taburan ruang: Daya pengembangan di zon tengah lebih besar daripada di tepi.
Korelasi kapasiti: Kapasiti sel yang lebih besar sepadan dengan kadar pembengkakan yang lebih tinggi (sel penyimpanan tenaga biasanya mempunyai kapasiti yang besar).
Kimia sel: Sel ternary membengkak lebih teruk daripada sel LFP. Sel NCM811 mencapai kadar bengkak 6%–8%, manakala sel LFP hanya mencapai 3%–5%. Secara umum, sel-sel dengan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi menunjukkan kadar pembengkakan yang lebih tinggi.
Kiraan kitaran: Bengkak tidak dapat dipulihkan terkumpul dengan peningkatan{0}}kitaran pelepasan, yang membawa kepada pengembangan sel keseluruhan yang lebih besar.
Oleh itu, bahan penampan adalah komponen yang sangat diperlukan untuk modul, yang menyediakan tiga fungsi teras: pengagihan tekanan, pampasan anjakan, penebat haba dan kalis api.
(1) Buih Silikon
Resin silikon asas mempunyai ketumpatan 1.17 g/cm³; selepas berbuih, ketumpatan turun kepada 0.16–0.20 g/cm³. Ia mencapai UL94-V0 kalis nyalaan menegak dan set mampatan rendah. Buih silikon disyorkan untuk modul penyimpanan tenaga berkapasiti tinggi dengan daya pengembangan yang kuat.
(2) Buih EVA
Buih EVA banyak dilihat dalam produk harian seperti tapak selipar. Pengguna mungkin menyedari kelemahannya yang jelas: bahagian tumit mengalami kerataan kekal selepas-penggunaan jangka panjang, menunjukkan set mampatan tinggi EVA. Buih EVA adalah kos-rendah dan digunakan terutamanya antara modul sel prismatik.
(3) Buih CR
Buih CR, nama penuh Chloroprene Rubber Foam, mematuhi pensijilan kalis api UL94 V-0 dan piawaian alam sekitar RoHS. Ciri-ciri: ketumpatan rendah, ringan, kekerasan rendah, kebolehmampatan tinggi, penebat haba yang sangat baik dan kalis nyalaan, daya tahan unggul dan hayat perkhidmatan yang panjang.
(4) Buih PU
PU merujuk kepada kopolimer yang terdiri daripada banyak-liang mikro dan rangka kerja resin poliuretana, termasuk poliurea dan poliuretana diubah suai. PU memberikan daya tahan mampatan yang rendah sedikit dan kebanyakannya digunakan antara modul sel kantung. Ciri-ciri: struktur berliang, ketumpatan rendah, kekuatan spesifik tinggi, lantunan yang baik dan kebolehtelapan udara, kehilangan histerisis yang rendah, nisbah beban mampatan tinggi, rintangan nyalaan yang baik, dan rintangan yang luar biasa terhadap penuaan haba, penuaan kelembapan dan keletihan dinamik.
(5) Buih MPP
MPP ialah bahan polipropilena (PP) berbuih berliang yang dihasilkan melalui teknologi karbon dioksida superkritikal bersih untuk menghasilkan banyak buih bersaiz mikron-di dalam substrat. MPP memenuhi piawaian RoHS dan REACH dan digunakan secara meluas dalam industri tenaga baharu. Ciri-ciri: ringan, kekuatan tinggi, penyerapan tenaga impak yang cekap, kalis api yang sangat baik dan rintangan haba.
(6) Airgel
Bahan di atas adalah substrat elastik yang direka terutamanya untuk menyerap daya pengembangan sel. Airgel ialah satu lagi bahan antara-sel yang diterima pakai secara meluas yang memfokuskan pada penebat haba dan kalis nyalaan; ia juga mempunyai kebolehmampatan yang baik untuk memberikan prestasi penimbalan yang sederhana. Sebagai contoh, di bawah beban kira-kira 200 kgf pada modul 1P13S, helaian aerogel setebal 2.0 mm dimampatkan kepada kira-kira 1.5 mm.
Lembaran penebat haba Airgel adalah bahan komposit yang diperbuat daripada silika airgel dan substrat gentian seramik. Ia menampilkan ketumpatan rendah, keliangan tinggi, rintangan suhu tinggi dan kekonduksian terma yang rendah, yang secara berkesan menyekat perambatan haba antara sel semasa pelarian haba.
