Поскольку производители аккумуляторов работают над повышением энергетической плотности и созданием все более компактных аккумуляторных батарей, решения по вентиляции тоже должны соответствовать этим изменениям. Если двухступенчатые системы вентиляции стали ключевым компонентом, позволившим удовлетворить широкие потребности в вентиляции аккумуляторов, то для аккумуляторов большей плотности требуются клапаны, которые для повышения эффективности, удобства эксплуатации и безопасности обладают улучшенными возможностями герметизации и дегазации. Эти передовые технологии вентиляции доступны уже сейчас и закладывают основу для совершенствования конструкции аккумуляторов.
Химический состав и емкость определяют объем образующихся газов
Чтобы подобрать решение по вентиляции, подходящее для конкретного аккумулятора для электромобилей, важно рассчитать объем газа, который будет выделяться в случае теплового разгона. Независимо от типа аккумулятора — LFP (литий-железо-фосфатный) или NMC (никель-марганцево-кобальтовый), — объем образующихся газов зависит от двух факторов: химического состава и емкости аккумулятора.
При увеличения содержания никеля в аккумуляторах для электромобилей повышается их энергетическая плотность, что и является целью, но одновременно увеличивается объем газа, выделяемого при тепловом разгоне. В аккумуляторах LFP газа образуется меньше, но и энергетическая плотность у них ниже.
Аналогичным образом существует также линейная зависимость между емкостью аккумулятора и объемом газа, выделяемого при тепловом разгоне.
Источник: Analysis on thermal runaway behavior of prismatic lithium-ion batteries with autoclave calorimetry (Анализ поведения при тепловом разгоне призматических литий-ионных батарей методом автоклавной калориметрии). Hoelle et al. 2021.
Новый тип вентиляционного клапана для более быстрой дегазации
Каков бы ни был химический состав изготавливаемого аккумулятора, его вентиляционный клапан должен постоянно обеспечивать как выравнивание давления, так и быструю дегазацию при тепловом разгоне. По мере разработки аккумуляторов все большей емкости просто увеличивать число или размер вентиляционных клапанов для отведения большего объема выделяемого газа нецелесообразно, поскольку еще и габариты аккумуляторных батарей должны уменьшаться.
Чтобы предложить отрасли решение по вентиляции, обеспечивающее ускоренную дегазацию, компания Donaldson разработала для вентиляции аккумуляторов двухступенчатый струйный клапан Jet. Он разработан для обеспечения оптимального выравнивания давления и защиты от проникновения загрязнений при нормальных условиях эксплуатации. Его уникальная конструкция, рассчитанная на среднее давление, позволяет вытолкнуть тарелку и крышку, чтобы увеличить отверстие для выхода газа при возникновении чрезвычайной ситуации; это повышает уровень безопасности и снижает риск повреждения других аккумуляторных батарей. Если давление внутри батареи превысит давление открытия 115 мбар, то крышка и тарелка выталкиваются, обеспечивает самую быструю в отрасли дегазацию — около 100 литров в секунду при 100 мбар.
Чтобы обеспечить производителям гибкость использования вентиляционных клапанов Donaldson Jet в аккумуляторах разных конструкций, эти клапаны являются лучшей в своем классе разработкой, в том числе благодаря фирменной технологии мембран Tetratex® из вспененного ПТФЭ и быстрой дегазации как функции защиты при наихудшем варианте развития событий.
Меньшее число необходимых вентиляционных клапанов
Инженеры и проектировщики несомненно оценят то, что при улучшенных возможностях герметизации и дегазации таких вентиляционных клапанов их требуется меньше для обеспечения надлежащей защиты аккумуляторов. Количество двухступенчатых клапанов Jet, необходимых для защиты аккумуляторной батареи, может быть уменьшено на 90 % по сравнению с обычными вентиляционными клапанами. Меньшее количество вентиляционных клапанов на каждую аккумуляторную батарею означает ее меньшие габариты, меньшее число отверстий в батареях и оптимизацию процессов их производства и сборки, которые становятся более эффективными и экономичными. Кроме того, клапаны Jet просто проверяются на предмет утечек, что гарантирует герметичность аккумуляторных батарей, отправляемых с завода.
Установи клапан Jet и забудь о проблеме
Jet — это новый стандарт для производителей аккумуляторов, которым необходимы небольшие, но высокоэффективные вентиляционные клапаны. Он подходит для любых типов машин и способов применения, устраняя потребность в изменении конструкции разных аккумуляторных батарей, каждая из которых рассчитана на свой вентиляционный клапан. Jet обеспечивает очень высокую скорость дегазации как для современных, так и для будущих аккумуляторных технологий.
