परिचय: Aerogel - बैटरी पैकेज के लिए अंतिम इन्सुलेशन सामग्री
नई ऊर्जा वाहन बैटरी की गर्मी से बाहर नियंत्रण सुरक्षा में, SiO2 एयरगेल्स स्थिर हवा के लिए 0.012-0.025 W/(m) K (लगभग 0.026 W/(m K))) के अल्ट्रा-कम कंडक्टर हीट गुणांक के साथ इन्सुलेशन कोटिंग्स के मुख्य कार्यात्मक भराव बन जाते हैं। सूत्र डिजाइन के लिए सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी चुनौती जलीय राल बेस में एयरगेल्स का प्रभावी फैलाव और इसकी नैनोडो-पोर संरचना के रखरखाव है।。
जलीय जलीय रेजिन बेहतर इन्सुलेशन (क्षीणन कारक ≤0.05W / (m)K) और निर्माण प्रदर्शन के संयोजन के साथ पानी-कार्यात्मक कोटिंग्स हैं, जो समान रूप से जलीय पॉलीयूरेथेन या जलीय एक्रिलेट पायस में वितरित किए जाते हैं।。
I. Aerogel प्रकार और प्रदर्शन बेंचमार्क
Aerogel type थर्मल ट्रांसपोर्ट गुणांक (W/m K) सतह से क्षेत्र (m2/g) घनत्व (g / cm3) कॉस्ट ($/kg) दृश्य लागू करें SiO2 जलीय पाउडर 0.015-0.022 600-800 0.05-0.15 200-500 बैटरी पैक इन्सुलेशन कोटिंग (preferred) SiO2 aerogel पाउडर (पानी के अनुकूल) 0.018-0.025 500-7000 0.08-0.20 150-350 जल प्रणाली (संगतता) कार्बन जेल 0.020-0.035 400-600 0.10-0.30 500-10000 ट्रांसमिशन + इन्सुलेशन एल्यूमिनियम ऑक्साइड एयरगेल 0.025-0.040 300-500 0.15-0.30 800-1500 उच्च तापमान & gt; 800°C दृश्यII. aqueous रेजिन में Fragmented कुंजी प्रौद्योगिकियों
फैलाव रणनीति प्रक्रिया तत्व लाभ जोखिम कम गति मिश्रण (200-500rpm) खुशबूदार जेल कुछ पानी + wetter पूर्व एंजाइम के साथ मिश्रित है। स्थिति एयरगेल प्लम संरचना की अधिकतम सुरक्षा यह विकेंद्रीकृत करने और लंबे समय तक लेने के लिए कम कुशल है अल्ट्रासाउंड सहायक फैलाव कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड (20-40kHz) 5-15min यह संतुलित और कुशल है। बहुत अधिक शक्ति जेल कंकाल को नष्ट कर सकती है। बॉल पीस/सैलिन (माइक्रोबॉल 0.3-0.5 मिमी) कम शुल्क दर (50-60%), कम बारी गति (100-1500rpm) बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त पीस माध्यम एयरगेल कणों को कुचल सकता है। Predispersion एरोगेल 15-25% पूर्व-डिस्पर प्लाज्मा से बने होते हैं, और अंततः तैयार उत्पाद पेंट में जोड़ा जाता है। मौजूदा उत्पादन लाइनों के साथ संगत पूर्ववर्ती घोल भंडारण की सीमित स्थिरता (7 दिन)III इष्टतम फॉर्मूलेशन के लिए तीन-चरण पथ
चरण 1: एयरगेल उपयोग का अनुकूलन। धीरे-धीरे 3 प्रतिशत से 20 प्रतिशत की वृद्धि हुई है, जिसमें कोटिंग हीट गुणांक और प्रयास का परीक्षण किया गया है। 5-10% सबसे अच्छा संतुलन रेंज है - थर्मल गुणांक 0.03-0.05W / (m) K (a 60-75 प्रतिशत कमी), जबकि कोटिंग 5 एमपीए पर केंद्रित रही थी और इसे पाउडर नहीं किया गया था। चरण 2: बढ़ी हुई राल / एयरगेल इंटरफ़ेस। एक 1% -3% सिलिकान pup (KH-560/KH-570) जोड़ें, एरोजेल SiO2 सतह और राल के बीच एक सह-मूल्य वाले पुल की स्थापना की, और 20-30% तक कोटिंग खिंचाव ताकत बढ़ा दी। चरण 3: झिल्ली एड्स सुखाने की प्रक्रिया से मेल खाते हैं। एयरगेल का उच्च सतह क्षेत्र तेजी से कोटिंग्स (टेक्सानॉल, डीपीएनबी, आदि) में झिल्ली एड्स को रोकता है, जिससे न्यूनतम झिल्ली तापमान (एमएफएफटी) में वृद्धि होती है। झिल्ली एड्स के अलावा एक नियम के रूप में 3-5% से 8-12% तक बढ़ाया जा सकता है, या परिणामस्वरूप (निर्माण से पहले कोटिंग को झिल्ली एड्स में जोड़ा जाएगा)।。
तकनीकी गहराई: प्रक्रिया मापदंडों के लिए सिस्टम अनुकूलन विधि (DOE प्रयोगात्मक डिजाइन)
पेंट उत्पादन प्रक्रिया अनुकूलन पर निर्भर नहीं होना चाहिए & #8221; परीक्षण त्रुटि & #8221; बल्कि, DOE द्वारा डिजाइन किए गए वैज्ञानिक तरीकों का इस्तेमाल किया जाना चाहिए। उदाहरण: फैलाव प्रक्रिया - गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले कारकों के लिए 3 स्तर (लाइन वेग / समय / भरने / तापमान) कुल कारक के लिए 81 प्रयोगों की आवश्यकता होती है - DOE सकारात्मक L9(9) या प्रतिक्रियाशील चेहरे से चेहरे (27) विधियों के साथ प्रयोगों की संख्या को काफी कम कर देता है - जबकि कारकों के मुख्य और इंटरैक्टिव प्रभावों को प्राप्त करता है, उदाहरण के लिए खोज और #8221; रैखिक वेग X समय और #8221 की महत्वपूर्ण बातचीत; उच्च-लाइन + लघु- और निम्न-लाइन + दीर्घकालिक समान फैलाव प्रभाव प्राप्त कर सकते हैं - लेकिन पूर्व ऊर्जा बचाता है > 20%।。
DOE विश्लेषण में P मानों की व्याख्या - P95% विश्वास करते थे। भविष्यवाणी मॉडल (MULTIPLE REGRESSION समीकरण) के DOE अंतिम उत्पादन सेट - इनपुट लाइन वेग / समय / तापमान भविष्यवाणी विस्तार / चिपचिपाहट / ग्लोइंग - और #8221 के साथ निर्माण इंजीनियरों प्रदान करते हैं; अंकित सूत्र और #8221; उपकरण।。
उद्योग अभ्यास: से और #8221; शिक्षक स्पर्श और #8221; से #8221; पैरामीटर मानकीकरण और #8221;
पेंट उद्योग में सामान्य चुनौती - एक अनुभवी शिक्षक और #8221 की सेवानिवृत्ति; स्पर्श और #8221; मिश्रण प्रतिरोध / स्क्रैचिंग / वेट-फिल्म दर्शन - दूर किया गया था - नए कर्मचारी कॉपी करने में असमर्थ थे। अनुवाद और #8221; और & #8221; मात्रात्मक मानक मापदंडों में (1) उत्परिवर्तन प्रतिरोध विस्को रीडिंग; (2) ठीक प्लेट स्क्रैचिंग प्लेट रीडिंग (μm); (3) गीले झिल्ली ग्लोसोमीटर (GU मान)। और #8221 प्रति प्रक्रिया; मानक पैरामीटर कार्ड और #8221; डिवाइस के बगल में पोस्ट किया गया - नए स्टाफ पर आधारित & #8221; कार्ड & #8221; बजाय ऑपरेशन & #8221; धारणा & #8221; & #8221; & #8221; मानकीकरण पैरामीटर & #8221; & #8221 से पेंट पौधों के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है; कार्यशाला & #8221; to & #8221; संयंत्र & #8221; #8221。
सामान्य
Q1: क्यों aerogel कोटिंग आसानी से पाउडर है? Aerogel कण स्वयं चिपकने वाला नहीं होते हैं और ओवर-एड (> 15%) होते हैं जब राल सभी एयरगेल कणों को लपेटने के लिए पर्याप्त नहीं होता है, और जब कोटिंग ठोस होती है, तो उजागर एयरगेल कण एक पाउडर परत बनाते हैं। Solve: (1) 12 प्रतिशत के अतिरिक्त नियंत्रण; (2) राल ठोसता की वृद्धि; (3) सिलिका-लेपित बढ़ाया इंटरफ़ेस का जोड़।。
Q2: आप पानी के अनुकूल और हाइड्रोफोबिक एयरगेल कैसे चुन सकते हैं? पानी के अनुकूल और पानी आधारित रेजिन अधिक संगत होते हैं, लेकिन उच्च सेवन (> 5%) कोटिंग गीले थर्मल वातावरण में थर्मल इन्सुलेशन में कमी का कारण बन सकता है; फैलाव कठिनाइयों के मामले में पानी की मरम्मत अच्छी लेकिन कुशल गीला होना आवश्यक है। जल कोटिंग जल से संबंधित प्रकार और हाइड्रोफोबिक प्रकार के लिए विलायक प्रकार के लिए सिफारिश की जाती है।。
Q3: एयरोसोल पेंट का थर्मल इन्सुलेशन? ट्रिपल तंत्र synergy: (1) Aerogel नैनोकोहोल (2-50 एनएम) औसत वायु अणु स्वतंत्रता रेंज (लगभग 70 एनएम) से कम है, और पारगम्य वायु अणु लगभग गर्मी हस्तांतरण (Knudsen प्रभाव) को स्थानांतरित करने में असमर्थ हैं; (2) SiO2 कंकाल का ठोस थर्मल स्थानांतरण पथ बेहद विकृत है (अंतिम मार्ग प्रभाव); और (3) एरोगेल का इन्फ्रारेड परिरक्षण प्रभाव विकिरण हस्तांतरण गर्मी को कम करता है।。
Q4: प्रभावी ताप कंडक्टर के लिए एयरगेल कोटिंग्स का परीक्षण कैसे करें? क्षणिक विमान ताप स्रोत (हॉट डिस्क) या संरक्षण हीटबोर्ड (स्थिरीकरण विधि, जीबी / टी 10294) का उपयोग करें। माप के साथ पानी हस्तक्षेप को छोड़कर, परीक्षण से पहले कोटिंग को 50 °C पर निरंतर वजन तक सूखा होगा। माप की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए कोटिंग की मोटाई 1 मिमी के लिए अनुशंसित है।。
Q5: जलीय कोटिंग का निर्माण सामान्य पेंट से कैसे भिन्न होता है? (1) AEROGEL कोटिंग्स अत्यधिक अस्थिर (जैसे टूथपेस्ट) होते हैं और निर्माण के लिए कोई गैस छिड़काव या स्क्रैपिंग की आवश्यकता नहीं होती है; (2) सुखाने सामान्य पेंट्स (AEROGEL सोखना धीमी पानी/SOLVANT VOLATILIZATION) की तुलना में धीमी होती है और इसके लिए 30-50 प्रतिशत की विस्तारित सुखाने का समय की आवश्यकता होती है; और (3) गीले झिल्ली की मोटाई को मापना मुश्किल होता है और यहां तक कि (SCRUTINIZING) और झिल्ली की मोटाई के उपयोग की आवश्यकता होती है।。
Q6: पेंट में एयरोसोल की स्टोरेज स्थिरता? Aerogel घनत्व अत्यंत कम (0.05-0.15g/cm3) है और भंडारण आसानी से चल रहा है। समाधान: (1) निलंबन स्थिरता को बढ़ाने के लिए उच्च चिपचिपाहट फैलाव की तैयारी; (2) एक विरोधी परंपरा एजेंट के रूप में गैस चरण में 0.5-1.0 प्रतिशत सिलिकॉन डाइऑक्साइड का सम्मिलन; (3) टाइल के खिलाफ सुरक्षा के लिए पैकेजिंग सील (इन्सुलेशन में अपरिवर्तनीय कमी में चिपकने वाला जेल परिणाम का चरम इन्सुलेशन)।。
Q7: ablaze कोटिंग्स के लिए एयरगेल कोटिंग्स के लिए अतिरिक्त आवश्यकताएं क्या हैं? थर्मल इन्सुलेशन के अलावा, यह आवश्यक है: (1) UL 94 V-0 लौ retardation स्तर (निर्माण में 5-10% की स्थिति); (2) विद्युत इन्सुलेशन (वजन प्रतिरोध और gt; 1012 सेमी); और (3) इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिरोध (कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट में गर्भवती कोटिंग का 72h)।。
Q8: कैसे नियंत्रित aerogel कोटिंग्स की लागत हैं? Aerogel सूत्रीकरण का सबसे महंगा घटक है (यूएस $ 200-500 / किग्रा)। कमी रणनीति: (1) Aerogels का उपयोग खोखले सिरेमिक (यूएस $ 20-50 / किग्रा) के साथ संयोजन में किया जाता है ताकि कम लागत वाली सामग्रियों (अनुशंसित अनुपात 50:50) को स्वीकार्य गर्मी इन्सुलेशन प्रदर्शन के भीतर बदल दिया जा सके; (2) ऑप्टिमाइज़िंग एयरगेल कण (10-30 मिमी) बहुत महंगा है और फैलाने में अधिक कठिन है; और (3) थोक एयरगेल केंद्रीय रूप से (वार्षिक और जीटी); कीमतें 1 टन पर 20-30 प्रतिशत तक कम हो सकती हैं।。
Q9: क्या aerogel कोटिंग 800V बैटरी प्लेटफॉर्म पर इस्तेमाल किया जा सकता है? क्या हो सकता है और बहुत अच्छी तरह से हो सकता है। 800V प्लेटफॉर्म को सख्त इन्सुलेशन (उच्च वोल्टेज, उच्च स्थानीय शॉर्ट सर्किट ऊर्जा) की आवश्यकता होती है। अतिरिक्त परीक्षण की आवश्यकता होती है: प्रत्यक्ष वर्तमान वोल्टेज 1500 V इन्सुलेशन प्रतिरोध (और Gt होना चाहिए); 100M), स्थानीय निर्वहन प्रारंभ वोल्टेज (PDIV & Gt; 1500Vp)。
Q10: औद्योगिक उत्पादन में प्रयोगशाला निर्माण ज़ूम कैसे करता है? सबसे बड़ी चुनौती एयरगेल के कम घनत्व वाले उच्च धूल गुण हैं। औद्योगिकीकरण बिंदु: (1) प्रीडिस्प्रेस्ड मरहम सिस्टम बंद वैक्यूम मिक्सर में पूरा होने के लिए तैयार हैं; (2) एयरगेल का उपयोग गैस द्वारा प्रोफिलेक्टिक धूल को परिवहन के लिए किया जाता है; (3) उत्पाद फ़िल्टरिंग सटीकता 50-100 मीटर (एरोजेल कण स्वयं 10-50 माइक्रोन हैं और सक्रिय संघ को फ़िल्टर करते हैं); (4) प्रति बैच थर्मल गुणांक का परीक्षण किया जाता है और डबल संकेतक संलग्न होते हैं।。
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सारांश
SiO2 aerogel-modified जलीय राल प्रौद्योगिकी पारंपरिक 0.15-0.30W/(m K) से 0.03-0.05W/(m K) तक बैटरी पैक इन्सुलेशन कोटिंग्स की चालकता को कम करता है। फॉर्मूलेशन डिज़ाइन की कुंजी जलीय जेल (पानी के अनुकूल / पानी पीने) और इसके अलावा (5-12 प्रतिशत) के प्रकार का सटीक चयन है, विकेन्द्रीकृत प्रक्रिया (कम गति मिश्रण + अल्ट्रासाउंड एड्स) का तापमान और नियंत्रण, और सिलिका पेडिग्री द्वारा राल / एयरोजेल इंटरफ़ेस का रासायनिक सुदृढीकरण। नए ग्राहक पत्र सामग्री में एयरगेल-फंक्शनल कोटिंग फॉर्मूलेशन के विकास में कई वर्षों का अनुभव है और व्यावसायिक ग्राहकों को अनुकूलित फॉर्मूलेशन डिज़ाइन और प्रोसेस सपोर्ट प्रदान कर सकता है।。