โซลูชั่นแบตเตอรี่คาร์บอนไฟเบอร์: ตัดน้ำหนัก, เพิ่มความปลอดภัยต่อรถไฟฟ้าและแพ็คเก็บพลังงาน

แบตเตอรี่เป็นสิ่งแปลกๆ สำหรับวิศวกร เซลล์ภายในมันมีความไวต่อความร้อน, การบด, ความชื้น, และการสั่นสะเทือน, แต่ตู้ที่ปกป้องพวกเขาคาดว่าจะหายไปจากยานพาหนะหรือชั้นวางในระยะที่เกี่ยวข้องกับระยะทาง, การโหลด, และการเข้า ความตึงเครียดนั้นคือที่คาร์บอนไฟเบอร์ได้รับสถานที่ของมัน คู่มือการแก้ปัญหานี้จะแสดงถึงวิธีการแก้ปัญหาที่แท้จริงที่วิศวกรแบตเตอรี่เผชิญหน้าในรถยนต์ไฟฟ้า การเก็บพลังงานในเครือข่าย และระบบพลังงานแบบพกพา และวิธีการ prepreg, ผ้า, แผ่นและชิ้นส่วนคอม

1. ทำไมติดตั้งเป็นส่วนหนักของแบตเตอรี่

เซลล์ได้รับความสนใจส่วนใหญ่ แต่อุปกรณ์เป็นที่ที่มวล ความปลอดภัย และค่าใช้จ่ายในการผลิตสะสมอย่างเงียบสงบ การทำผิดปรากฏเป็นระยะสูญเสีย การทดสอบความล้มเหลว หรือความฝันร้ายของบริการ สามความดันดึงกันและกันในทุกการออกแบบแพ็ค

1.1 ปัญหาน้ำหนัก

ห้องเหล็กหรืออลูมิเนียมทั่วไปสามารถเพิ่มมวลของเซลล์ได้ 20-35% ในรถไฟฟ้าผู้โดยสารมีการจ่ายน้ำหนักเพิ่มเติมสองครั้ง - ครั้งเดียวกับโครงสร้าง และอีกครั้งเดียวกับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่จําเป็นในการพกพามัน เมื่อห้องติดตั้งอยู่สูงในรถยนต์ มั ทุกกิโลกรัมที่ถอดออกจากตู้เป็นกิโลกรัมที่มีให้บริการสําหรับเซลล์, โหลด, หรือช่วง.

1.2 ปัญหาการบุกรุกและการบุกรุก

แพ็คนั่งต่ําและนอกเรือ ตรงที่ที่กระแทกด้านข้างและภายใต้ร่างกายตีโหลดเข้มข้น ตู้ต้องต้านทานการบุกเข้าสู่กองเซลล์ ดูดซับพลังงานที่ขอบและรางเฟรม และยึดรูปร่างของมันเพื่อให้เซลล์ไม่ถูกจีบ เหล็กทำได้ดี แต่หนัก อลูมิเนียมทำให้มันเบากว่า แต่ต้องการความลึกของส่วนมากขึ้นเพื่อให้ถึงความแข็งเดียวกัน

1.3 ปัญหาความร้อนและไฟฟ้า

แบตเตอรี่ยังเป็นขอบเขตความร้อนและไฟฟ้า มันไม่ควรสั้นบรรจุภัณฑ์ ต้องจัดการเส้นทางความร้อน และในกรณีที่ความร้อนหนีไป มันเป็นเส้นสุดท้ายของการป้องกันระหว่างเซลล์ที่ล้มเหลวและผู้โดยสารหรือชั้ ความต้องการเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์: ตัวนำความร้อนที่ดีมักจะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี และทั้งสองคุณสมบัติตามการเลือกวัสดุ

2. วิธีการแก้ไขคาร์บอนไฟเบอร์แต่ละปัญหาเหล่านั้น

โพลิเมอร์ที่เสริมสร้างด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ไม่ใช่วัสดุเดียว แต่เป็นพื้นที่ออกแบบ นั่นคือข้อดีของมันที่นี่: ลามิเนตสามารถปรับได้เพื่อให้ความแข็ง, ความแข็งแรง, และพฤติกรรมความร้อนที่กรณีการโหลดที่ต้องการ, และเพื่อให้เบาทุกที่อื่น

2.1 ความแข็งแรงต่อน้ำหนักและความแข็งแรงต่อน้ำหนัก

คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ให้ความแข็งแรงเฉพาะและความแข็งแรงเฉพาะมากกว่าเหล็กหลายเท่า และมากกว่าอลูมิเนียมอย่างมาก แปลเป็นบรรจุ นั่นหมายความว่า กล่องที่มีความแข็งเดียวกับการออกแบบอลูมิเนียมสามารถน้ำหนักน้อยกว่า 30-50% หรือมวลเดียวกันสามารถใช้ในโครงสร้างการชนเพิ่มเติมและยังคงออกข้างหน้า สําหรับชั้นวางเก็บข้อมูลในเครือข่าย ที่ตู้เก็บข้อมูลหลายสิบแห่งซ้อนกันในภาชนะ มวลที่บันทึกไว้จะแพร่กระจายผ่านโครงสร้าง

2.2 Anisotropy ที่เหมาะสม: ความแข็งที่มันสำคัญ

เนื่องจากเส้นใยนำภาระไปตามความยาวเท่านั้น ลามิเนตสามารถวางไว้ในทิศทางได้ ฝาสามารถบางและเกือบ isotropic สำหรับการจัดการและเป้าหมาย modal; ตั้งสามารถสร้างได้ด้วยเส้นใยที่ใช้งานด้านข้างเพื่อรักษาชีวิตจากการบุกรุกด้านข้าง พื้นสามารถมีความบังคับสำหรับการดัดภายใต้กองเซลล์ การออกแบบทิศทางนี้คือสิ่งที่ทําให้วัสดุเดียวตอบสนองความต้องการที่ต้องการโลหะที่แตกต่างกันหลายชนิด

2.3 พฤติกรรมด้านความร้อนและไฟฟ้า

คาร์บอนไฟเบอร์เองนำความร้อนและไฟฟ้า ดังนั้นพื้นผิว CFRP ดิบไม่ใช่ฉนวน นั่นคือการพิจารณาการออกแบบ ไม่ใช่ความผิดพลาด: มันสามารถใช้ได้โดยเจตนาเป็นเส้นทางการแพร่กระจายความร้อน และจากนั้นแยกไฟฟ้าด้วยชั้นพื้นผิวแก้วหรืออารามิด, การเคลือบ, หรือชั้ บทที่ 5 ครอบคลุมสิ่งนี้ในทางปฏิบัติ

3. แผนที่แพ็ค: ผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ใดไปที่ไหน

แพ็คไม่ใช่ส่วนหนึ่ง และรูปแบบคาร์บอนไฟเบอร์ที่ขวาแตกต่างกันไปตามส่วน วิธีที่น่าเชื่อถือได้ที่สุดคือการวางแผนที่โครงสร้างห้อง ก่อนที่จะเลือกวัสดุ

3.1 ฝาครอบด้านบนและฝา

ฝาต้องทำอะไร

ฝาไม่มีภาระเซลล์ แต่ต้องอยู่แบน ปิดกับถาด และรอดชีวิตในการเปิดซ้ำซ้ำในระหว่างการบริการ มันยังเป็นแผงที่สัมผัสกับความเสียหายจากการจัดการมากที่สุดในระหว่างการประกอบ ดังนั้นความทนทานของพื้นผิวจึงเป็นสิ่งสำคัญมาก

การวางทั่วไป

ฝาเป็นแผงเดียวที่ใหญ่ที่สุดและสถานที่ที่ง่ายที่สุดในการประหยัดมวล ลามิเนต prepreg คาร์บอนไฟเบอร์บาง - สองถึงสี่ชั้นในกองที่เกือบ isotropic - ให้ฝาครอบคลุมแข็งแบนที่ยึดรูปร่างผ่านการรอบความร้อนและตรงกับเป้ ฝาปิดด้วยการบีบอัดหรือบ่อมด้วยอัตโนมัติยังยอมรับซี่โครงและแทรกปิด ดังนั้นความแข็งมาจากเรขาคณิตแทนที่จะมีความหนาเพิ่มเติม

3.2 ถาดล่าง, แผ่นฐาน, และโครงสร้างการชน

โหลดเส้นทางก่อน

ก่อนที่จะเลือกวัสดุ ติดตามที่การกระแทกใต้ร่างกายหรือการกระแทกด้านข้างส่งโหลด ถ้าเส้นทางผ่านถาด ถาดเป็นโครงสร้าง ถ้ามันข้ามไปในรางเฟรม ถาดสามารถปรับปรุงเพื่อการปิดและความแข็งเดียว

ถาดเทียบกับแผ่นฐาน

ถาดด้านล่างขนส่งเซลล์ และใช้กรณีภาระภายใต้ร่างกาย ที่นี่ความต้องการไม่ใช่แค่ความแข็ง แต่การดูดซึมพลังงาน ผ้าทอคาร์บอนไฟเบอร์ prepreg และท่อถักบดค่อยๆ และคาดการณ์ได้ นั่นเป็นเหตุผลที่พวกเขาปรากฏในแทรกยางและกระป๋องชนรอบแพ็ค แผ่นฐานที่แบนและปิดผนึกโดยปกติคือแผ่น CFRP ที่ปั้นโดยการบีบอัดหรือเครื่องจักร ที่เลือกสําหรับความแบนและความสามารถในการจักร

3.3 โมดูลภายใน, ผู้นำบัสบาร์และผู้ถือเซลล์

ภายในอุปกรณ์ มวลยังคงสำคัญ แต่พื้นที่และส่วนนับเช่นกัน แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์บางและวงเล็บคอมโพสิตที่มีเครื่องจักรสามารถทํางานเป็นกรอบโมดูล, ผู้นําบัสบาร์ และผู้ถือเซลล์, แทนที่ชุดของชิ้นส่วนโลหะด้วยส่วนประกอ เนื่องจากชิ้นส่วนเหล่านี้มักจะไม่ใช่โครงสร้าง สูตรใยสั้นที่รีไซเคิลจะกลายเป็นที่ใช้ได้และมีประสิทธิภาพต้นทุนที่นี่

3.4 โครงสร้างข้ามสมาชิกและกรอบกล่องแบตเตอรี่

สมาชิกตรงที่ยาว - สมาชิกข้าม, ราง, และกรอบกล่องแบตเตอรี่ - เป็นที่ที่โปรไฟล์คาร์บอนไฟเบอร์ที่ถูกสว่าง Pultrusion ผลิตโปรไฟล์ส่วนคงที่ด้วยเส้นใยอย่างต่อเนื่องตามแกน ให้ความแข็งแบบแกนสูงในต้นทุนเครื่องมือต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับสมาชิกที่ต้องแข็งแรงตรงและเบา

4. รูปแบบวัสดุและวิธีการเลือกระหว่างพวกเขา

4.1 Prepreg และ Autoclave หรือกด Cure

คาร์บอนไฟเบอร์ prepreg ให้ส่วนส่วนปริมาณของเส้นใยสูงสุดและคุณสมบัติทางกลที่สม่ำเสมอที่สุด ซึ่งสำคัญสําหรับการชนและชิ้นส่วนโครงสร้างที่คุณต้องการประสิ มันมีค่าใช้จ่ายในการประมวลผลที่สูงขึ้น ดังนั้นมักจะสงวนไว้สำหรับฝา โครงสร้างการชน และเส้นทางการโหลดหลัก

4.2 ผ้า NCF และใยสั้นรีไซเคิล

ผ้าทอไฟเบอร์คาร์บอนและผ้าไม่จับเป็นม้าทํางานสําหรับแผงปั้นที่มีความโค้งผสม พวกมันมีความผิวดี ทนต่อกระบวนการที่หลากหลาย และให้คุณสมบัติที่ดีนอกจากเครื่องบินในพื้นที่อุบัติเหตุ เมื่อชิ้นส่วนไม่ใช่โครงสร้าง สารประกอบเส้นใยสั้นที่รีไซเคิลลดค่าใช้จ่ายและสนับสนุนเป้าหมายความยั่งยืน

4.3 โปรไฟล์ Pultruded และแผ่นเครื่องจักร

โปรไฟล์ที่ดึงและแผ่นไฟเบอร์คาร์บอนแบบเครื่องจักร ให้บริการกับองค์ประกอบเส้นตรงและแบน พวกเขาต้องการเครื่องมือเล็กน้อยหรือไม่มีเครื่องมือ สามารถตัด เจาะ และติดภายในบ้าน และแปลงตู้ที่ซับซ้อนเป็นชุดของชิ้นส่วนที่เข้าใจได้ดี นี่มักจะเป็นเส้นทางที่เร็วที่สุดจากการออกแบบไปยังแพ็คต้นแบบที่ทำงาน

5. เมทริกซ์การเลือก: ความต้องการสินค้า

ตารางด้านล่างเป็นทางลัดที่เราใช้กับวิศวกรแพ็คเมื่อการออกแบบยังคงเหลว อ่านจากซ้ายไปขวา: ความต้องการขับเคลื่อนรูปแบบวัสดุ ซึ่งจะขับเคลื่อนคำถามการจัดซื้อ

6. หมายเหตุการดําเนินการที่ตัดสินใจว่าการออกแบบจะทำงานหรือไม่

การเลือกวัสดุเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของเรื่อง รายละเอียดสี่รายละเอียดตัดสินใจว่ากล่องคาร์บอนไฟเบอร์จะทำงานในสนามหรือล้มเหลวในการตรวจสอบ

6.1 การแยกสังกะสี

ที่มันกัด

การกัดกร่อนปรากฏขึ้นครั้งแรกที่รูสลักเกลียว, เส้นนิต, และวงเล็บใด ๆ ที่สัมผัสกับ CFRP ดิบในขณะที่ยังคงเปียก วงเล็บเป็นจุดล้มเหลวแรกปกติในบริการสนาม

การแก้ไขการออกแบบ

คาร์บอนไฟเบอร์เป็น cathodic เทียบกับอลูมิเนียมและเหล็ก เมื่อชิ้นส่วน CFRP พบกับตัวยึดโลหะหรือวงเล็บ โลหะกัดกร่อน การแก้ไขมาตรฐานคือชั้นฉนวนแก้วหรืออารามิดที่อินเตอร์เฟส, แยกเครื่องซักผ้าหรือบุช, และสารปิดผนึกที่รักษาความชื้นออกจากข้อต่อ นี่มีราคาถูกในการออกแบบ และมีราคาแพงในการปรับปรุง

6.2 การป้องกันไฟและความร้อน

คาดว่าอุปกรณ์จะให้ผู้เข้าพักและอุปกรณ์รอบๆ เวลาหนีจากความร้อน คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์สามารถรวมกับการเคลือบ intumescent, felt aramid, หรืออุปสรรคไฟเบอร์ที่ถูกออกซิเดจก่อนเพื่อสร้างระบบป้องกันพาสซิวที่มีชั้นที่ชะลอเปลวไฟและการถ่ อุปสรรคถูกออกแบบเป็นระบบ ไม่ใช่เป็นวัสดุเดียว

6.3 การยึดแทรกและการปิดผนึก

คอมโพสิตไม่ชอบสลักเกลียวที่มีจุด วิธีการที่น่าเชื่อถือได้คือแม่พิมพ์หรือผูกติด, เส้นทางการแพร่กระจายภาระ, และการปิดผนึกใบหน้าที่ออกแบบด้วยความเรียบเพียงพอที่จะใช้ป ข้อต่อเกลียวผ่านลามิเนตควรออกแบบมาเสมอด้วยระยะทางขอบและพื้นที่แบริ่งที่เพียงพอ และเมื่อเป็นไปได้เปลี่ยนด้วยข้อต่อที่ผูกพันหรือไฮบริด

6.4 ความแข็งแรงและกลยุทธ์ฉนวนกันความร้อน

เนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์นํา ฉนวนไฟฟ้าของแพ็คไม่สามารถพึ่งพาคอมโพสิตโครงสร้างได้ ออกแบบในฉนวนกันความร้อน - ชั้นพื้นผิวแก้ว, ฟิล์มฉนวนกันความร้อน, หรือเคลือบ - และรักษาโครงสร้าง CFRP เป็นร่างกายนำที่ต้องแยกไฟฟ้าและพื้นดินตามความต้องการ

7. วัสดุสนับสนุน: อารามิดก่อนออกไซด์และการวางไฮบริด

คาร์บอนไฟเบอร์ไม่ค่อยทํางานคนเดียวในแบตเตอรี่ เส้นใยยาวอารามิดและผ้าอารามิดเพิ่มความทนต่อการกระแทกและฉนวนไฟฟ้า ซึ่งทําให้พวกเขาเป็นคู่ค้าธรรมชาติสําหรับคาร์บอนไฟเบอร์ในลามิเนตไฮบร เส้นด้ายไฟเบอร์ที่มีออกซิไดซ์ก่อน ผ้าและรู้สึกนำความต้านทานไฟและฉนวนความร้อนเข้าสู่การวาง เป็นประโยชน์รอบกั้นอุปสรรคที่หนีและรอบชิ้นส่วนร้อน เส้นใยกระจยังคงเป็นชั้นแยกมาตรฐานที่อินเตอร์เฟซโลหะ ร่วมกันวัสดุเหล่านี้ทําให้ห้อุปกรณ์ตอบสนองความต้องการทางกลความร้อน และไฟฟ้าในโครงสร้างเดียวแทนที่จะแยกต่างกันสามโครงสร้าง

8. ทำไม Tanchain สำหรับแบตเตอรี่คอมโพสิต

Tanchain จัดหาโซ่คาร์บอนไฟเบอร์เต็มที่โปรแกรมติดตั้งแบตเตอรี่ต้องการ: คาร์บอนไฟเบอร์ล่วงหน้า, เส้นใยคาร์บอน, ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์, คาร์บอนไฟเบอร์ prepreg, แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีเครื่องจักร, โปรไฟล์ pultruded, และชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ที่สำเร็จรูป, ข้างกับเส้นใ ช่วงนั้นหมายความว่าทีมงานบรรจุสามารถจัดหาวัสดุที่ตรงกันและมีเอกสารสําหรับฝา ถาด โครงสร้างการชน โมดูลภายใน และอุปสรรคจากผู้จัดจำหน่ายเดียว ด้วยข้อกำหนดที่สอดคล้

หากคุณกำลังออกแบบหรือระบุแบตเตอรี่ใหม่สําหรับรถยนต์ EV, คอนเทนเนอร์เก็บข้อมูลในเครือข่าย, หรือระบบพลังงานแบบพกพา, ส่งความต้องการให้เรา - เป้าหมายมวล, กรณีการชน, กรณีความร้อน, และสถาปัต สำรวจผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์และโซลูชั่นคอมโพสิตของเรา หรือขอใบเสนอราคาสําหรับโครงการของคุณ