Mentre i produttori di batterie si impegnano nello sviluppo di una maggiore densità energetica e di pacchi di batteria sempre più piccoli, anche le soluzioni di sfiato devono evolversi di pari passo. Sebbene i sistemi di sfiato a doppio stadio si sono dimostrati fondamentali per gestire un'ampia gamma di esigenze di ventilazione delle batterie, le batterie ad alta densità richiedono sfiati con migliori capacità di pressurizzazione e degassamento per garantire prestazioni, facilità d’uso e sicurezza. Queste tecnologie di sfiato avanzate sono già disponibili e pongono le basi per l'evoluzione del design delle batterie.
La chimica e la capacità produttiva determinano la produzione di gas
Per specificare la soluzione di sfiato più appropriata per le batterie dei veicoli elettrici (EV), è fondamentale calcolare la quantità di gas che verrà prodotta in caso di fuga termica. Sia nella produzione di batterie LFP (litio-ferro-fosfato) che NMC (nichel-manganese-cobalto), la produzione di gas è determinata da due fattori: chimica e capacità.
Aumentare il contenuto di nichel nelle batterie per EV ne incrementa la densità energetica, il che è auspicabile, ma aumenta anche la quantità di gas generato in caso di fuga termica. Le batterie LFP producono meno gas, ma hanno anche una densità energetica inferiore.
Analogamente, esiste una correlazione lineare tra la capacità delle batterie e il volume di gas prodotto durante un evento di fuga termica.
Fonte: Analisi del comportamento di fuga termica delle batterie prismatiche agli ioni di litio mediante calorimetria in autoclave. Hoelle et al. 2021.
Un nuovo tipo di sfiato per un degassamento più rapido
A prescindere dalla composizione della batteria in fase di produzione, il suo sistema di sfiato deve garantire sia un'equalizzazione costante della pressione, sia un rapido degassamento in caso di fuga termica. Con lo sviluppo di batterie di maggiore capacità, il semplice aumento del numero o delle dimensioni delle valvole di sfiato per compensare il conseguente incremento della produzione di gas non è pratico, data l’esigenza di avere pacchi batteria con un ingombro ridotto.
Per rispondere all'esigenza del settore di soluzioni di sfiato che garantiscano un degassamento più rapido, Donaldson ha sviluppato il sistema di sfiato per batterie Jet a doppio stadio. Progettato per garantire un'equalizzazione ottimale della pressione e una protezione efficace contro l'ingresso di gas durante le normali condizioni operative, il suo esclusivo design a media pressione espelle l'otturatore e il cappuccio per creare un'apertura più ampia che consenta la fuoriuscita del gas durante una situazione di emergenza, aumentando la sicurezza e riducendo il rischio di danni ad altri pacchi batteria. Se la pressione interna del pacco supera la pressione di apertura di 115 mbar, il cappuccio e l'otturatore vengono espulsi, consentendo un rapido degassamento di circa 100 litri/secondo a 100 mbar: la capacità di degassamento più veloce nel settore.
Per offrire ai produttori la flessibilità di utilizzo in diverse tipologie di batterie, la valvola di sfiato Donaldson Jet vanta una progettazione all'avanguardia, che include la tecnologia proprietaria della membrana Tetratex® in ePTFE, con protezione integrata anche nelle situazioni più critiche grazie al rapido degassamento.
Meno valvole di sfiato necessarie
Ingegneri e progettisti si renderanno conto che maggiore è l'efficacia di pressurizzazione e degassamento di uno sfiato della batteria, minore sarà il numero di sfiati necessari per garantire una protezione adeguata. Il Jet a doppio stadio può ridurre fino al 90% il numero di sfiati necessari per il pacco batteria. Un numero minore di prese d’aria per pacco batteria significa un numero minore di fori per pacco batteria e una produzione e un assemblaggio più snelli con conseguente maggiore efficacia e riduzione dei costi. Il Jet offre inoltre una semplice funzionalità di verifica delle perdite per garantire che il pacco batterie sia sigillato correttamente prima di lasciare lo stabilimento.
Jetalo e dimenticalo
Per i produttori di batterie alla ricerca di prese d'aria di piccole dimensioni e ad alta efficienza, il Jet stabilisce un nuovo standard. Funziona con tutti i tipi di veicoli e applicazioni, eliminando la necessità di riprogettare ogni pacco batteria per adattarlo a prese d’aria diverse. Il Jet consente un degassamento molto elevato per la tecnologia delle batterie attuale e futura.
