تحليل تطبيق ووظيفة القماش الأكسجيني عالي السيليكون في حزم بطاريات الطاقة الجديدة

1. مقدمة

مع التطور السريع لصناعة المركبات ذات الطاقة الجديدة، أصبحت تحسين السلامة والأداء للبطاريات القوة محور اهتمام الصناعة. كOMPONENT أساسي في المركبات الكهربائية، يؤثر إدارة الحرارة، وحماية العزل والقوة الهيكلية لحزمة البطارية مباشرة على عمر البطارية وأمانها. يلعب قماش الألياف ذات السيليكون العالي، باعتباره مادة ألياف عضوية عالية الأداء، دورًا مهمًا في حزم بطاريات الطاقة الجديدة بسبب خصائص مقاومة درجات الحرارة العالية والعزل ومقاومة الحريق الممتازة.

2. خصائص قماش الأكسجين ذي السيليكون العالي

يُنسج قماش السيليكون العالي من ألياف السيليكا النقية (SiO₂≥96%) ولديه الخصائص الرئيسية التالية:

مقاومة درجات الحرارة العالية: يمكنه تحمل درجات حرارة تزيد عن 1000℃ لفترة طويلة، ويمكن أن تصل مقاومة الحرارة قصيرة المدى إلى 1600℃، مما يتجاوز بكثير مقاومة الألياف الزجاجية العادية.

أداء عزل ممتاز: مقاومة عالية، مناسبة لحماية العزل لأنظمة البطاريات ذات الجهد العالي.

منخفضة التوصيل الحراري: تقلل بشكل فعال من انتقال الحرارة وتعزز قدرة إدارة الحرارة في حزمة البطارية.

استقرار كيميائي: مقاوم للتآكل الحمضي والقاعدية، مناسب للظروف والبيئات المعقدة.

مضاد للحريق والاشتعال: غير قابل للاشتعال، بلا دخان، غير سام، ويتوافق مع معايير السلامة الخاصة بالبطاريات (مثل UL94 V0).

3. تطبيق القماش الأكسجيني عالي السيليكون في حزم بطاريات الطاقة الجديدة

3.1 حماية حرارية للبطارية والعزل الحراري

خلال عملية الشحن والتفريغ للبطاريات الكهربائية، يتم إنتاج كمية كبيرة من الحرارة. إذا تراكمت الحرارة، فقد يؤدي ذلك إلى انجراف حراري. يمكن استخدام القماش العالي السيليكوني للأكسجين في:

طبقة عازلة بين وحدات البطارية: تقلل من انتقال الحرارة بين خلايا البطارية ومنع انتشار الحرارة.

حاجز الحريق لحزمة البطارية: تغليف القماش العالي السيليكوني للأكسجين داخل أو خارج حزمة البطارية لتأخير انتشار اللهب وتعزيز السلامة.

3.2 حماية العزل الفائق الجهد

تُعتمد عادةً حزم بطاريات الطاقة الجديدة أنظمة ذات جهد عالٍ (400V/800V)، ولهذا فإن حماية العزل تكون ذات أهمية بالغة. يمكن استخدام القماش الأكسجيني ذي السيليكون العالي في:

عزل أوراق الكاثود والأنود للبطارية: يمنع حدوث الدوائر القصيرة بين القطبين الموجب والسالب.

تغليف الحزم الكهربائية عالية الجهد: تحسين العزل لتقليل مخاطر انهيار الجهد العالي.

3.3 تعزيز الهيكل وإمتصاص الصدمات

يمكن دمج القماش الأكسجيني ذي السيليكون العالي مع المواد المركبة واستخدامه في:

تعزيز هيكل حزمة البطارية: تحسين مقاومة التأثير والقوة الميكانيكية.

طبقة التخفيف وامتصاص الصدمات: تقلل من تأثير اهتزازات المركبة أثناء التشغيل على البطارية.

3.4 سلامة الحريق وحماية ضد الهروب الحراري

في الحالات المتطرفة (مثل هروب حراري للبطارية)، يمكن لقماش السيليكون العالي بالأكسجين:

تأخير انتشار الحريق وإعطاء وقت فرصة للهروب للركاب.

تقليل إطلاق الغازات السامة وتعزيز السلامة.

4. مقارنة بين قماش الأكسجين عالي السيليكون والمواد الأخرى

5. حالات تطبيق السوق

تسلا: بعض النماذج تستخدم مواد مركبة عالية السيليكون والأكسجين كطبقة مضادة لاشتعال البطارية.

CATL (Contemporary Amperex Technology Co. Limited): تطبيق حلول عزل القماش الغني بالأكسجين والسيليكون في حزم بطاريات عالية الكثافة الطاقوية.

BYD: حزمة بطارية The Blade تستخدم قماش الأكسجين السيليكوني العالي لتعزيز الحماية الأمنية.

6. اتجاهات التطوير المستقبلية

مع زيادة كثافة الطاقة للبطاريات، ستصبح متطلبات المواد الأمنية أكثر صرامة. من المتوقع أن يتطور قماش الأكسجين السيليكوني العالي في الاتجاهات التالية:

تحسين الخفة: مدمجة مع مواد مثل ألياف الكربون لتقليل الوزن.

التكامل الذكي: مدمجة مع المستشعرات لتحقيق مراقبة حرارية في الوقت الفعلي.

تقليل التكاليف: خفض الأسعار وزيادة الشعبية من خلال الإنتاج على نطاق واسع.

7. الخاتمة

تلعب القماشة الأكسجين السيليكونية بفضل مقاومتها العالية للحرارة والعزل والوقاية من الحريق دورًا رئيسيًا في حزم بطاريات الطاقة الجديدة، مما يعزز بشكل فعال سلامة البطارية وقدرات إدارة الحرارة. مع تحسين معايير السلامة المستمرة في صناعة المركبات الكهربائية، ستكون آفاق تطبيق القماشة الأكسجين السيليكونية أوسع. في المستقبل، من المتوقع أن يزيد أداءها التكلفة ونسبة النفاذ في السوق من خلال تحسين المواد والعمليات.