Materialien für die Montage von Batteriemodulen

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Montage von Batteriemodulen-Baugruppenmaeterialien - für Design und Sicherheit

In diesem Beitrag finden Sie alles, rund um die Batteriemodul-Montage mit Produkten aus dem Sortiment Dowsil.

 

Gap Filler für das effiziente Wärmemanagement

  • Batteriemodule erfordern weiche und komprimierbare Materialien, um Wärme abzuleiten und mechanische Belastungen abzubauen
  • Typische Anforderungen: 
    • Wärmeleitend: 1-5W/m-K
    • Schwingungsdämpfung: Material muss flexibel bleiben
    • Nicht brennbar
    • Nicht fließfähig, aber füllt komplexe Geometrien im komprimierten Zustand aus (Streuverhalten)
    • Geringe Volatilitäten <100-300ppm
    • (Allgemein) elektrisch isolierend
    • (Allgemein) Wiederlösbarkeit für Reparatur/Recycling

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Beispiel für thermischen Spannungen

  • Ziel: Verständnis für den Einfluss der Wärmeleitfähigkeit von Gap Fillern auf die Wärme- und Spannungsfelder in einem Batteriemodul während des normalen Betriebs
  • Annäherung: Sequentiell gekoppelte Thermospannungsanalyse eines repräsentativen Modells

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Beispiel für ein thermisches Modell

  • Ausgangstemperatur der Wärmeübertragung im stationären Zustand: 24 ºC.
  • Thermische Lasten volumetrische Wärmeerzeugungsrate: 9.560,5 W/m³
  • Randbedingungen:
    • Erzwungener Flüssigkeitskühlkanal: Koeffizient 30W/m²K
    • Freiliegende Flächen: Konvektiver Wärmeübertragungskoeffizient von 4 W/m²K
    • Filmtemperatur: 24°C

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Beispiel für ein Belastungsmodell

  • Belastungen: ungleichmäßiges Temperaturfeld aus der thermischen Modellanalyse
  • Randbedingungen: Die Oberseite der oberen Gap Filler Platte und die Unterseite der unteren Gap Filler Platte waren eingespannt.
  • Gapfillermaterial-Modell: hyperelastisch

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Wärmeleitfähigkeit Gap Filler

Die Wärmeleitfähigkeit des Gap Fillers beeinflusst die Temperaturverteilung.

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Höhere Wärmeleitfähigkeit, niedrigerer Tmax und Delta T

Das thermische Modell schlägt die Verwendung von Gap Fillern mit höherer Wärmeleitfähigkeit vor:

  • Die Spitzentemperatur reduzieren - das thermische Ausfallrisiko verringern
  • Halten Sie die Batterie im optimalen Arbeitstemperaturbereich
  • Erhöhung der Batterieleistung (z.B. Lade-/Entladerate, Fahrbereich)
  • Deutlich verbesserte Temperaturgleichmäßigkeit

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Wärmeausdehnung

Geringeres ∆T, geringere Wärmeausdehnung.

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Thermische Dehnung

Thermische Dehnung führt zu mechanischer Dehnung/Spannung in der Batterie.

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Zugentlastung in der Isolationsplatte

Gleichmäßigere Temperatur, geringere Dehnung und Spannung, höhere Zuverlässigkeit.

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Stressreduzierung

Stressreduzierung bei Batteriezellen.

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Zusammenfassung der Spannungsanalyse

Das Modell weißt darauf hin, dass bei der Verwendung von Gap Fillern mit einer höherer Wärmeleitfähigkeit:

  • eine geringere Spannungsamplitude und -konzentration vorliegt
  • ein vorzeitiges Materialversagen minimiert wird
  • eine verbesserte Sicherheit und Zuverlässigkeit des Moduls vorliegt

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Schlussfolgerungen

  • Ein Wärmebelastungsmodell wurde erstellt, um einen Einblick in die Wärme- und Spannungsfelder während des normalen Batteriebetriebs zu erhalten.
  • Das Modell legt mehrere Vorteile von Gap Fillern mit höherer Wärmeleitfähigkeit nahe
  • Die integrierte Montage ermöglicht:
    • Materialauswahl und -entwicklung auf der Grundlage von Kundenanforderungen
    • Optimierung der Systemleistung und des Herstellungsprozesses
    • Reduzierung der Produktentwicklungszyklen
  • Zukünftige Anforderungen
    • Konstruktion zur Berücksichtigung des thermischen Grenzflächenwiderstandes verbessern
    • Kundenspezifische Designkonfigurationen konstruieren
 

Passende Dowsil Produkte

Übersicht von wärmeleitfähigen Materialien.

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