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Espuma de poliimida para protección térmica de baterías de vehículos eléctricos y almacenamiento de energía

Certificado

UL 9540A

Densidad típica

28-32kg/m3

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Barreras térmicas ligeras para la seguridad de las baterías de iones de litio

La espuma de poliimida JLON es un material de barrera térmica ligero y flexible desarrollado para aplicaciones exigentes de baterías de iones de litio.

Combina aislamiento térmico, resistencia a las llamas, recuperación de la compresión y aislamiento eléctrico en un solo material, lo que lo hace particularmente adecuado para aplicaciones donde una barrera térmica rígida convencional por sí sola no puede adaptarse a las tolerancias de expansión o ensamblaje de las celdas de la batería.

La espuma JLON PI se puede utilizar desde el nivel de la celda hasta el nivel del paquete de baterías y el nivel del gabinete de almacenamiento de energía , incluidas las baterías de vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía de baterías estacionarias (BESS).

Aplicaciones típicas

Barreras térmicas célula a célula

Separadores de celdas de batería de iones de litio

Aislamiento del módulo de batería EV

Revestimientos inferior, lateral y superior del paquete de baterías

Barreras térmicas módulo a envolvente

Barreras de propagación térmica de baterías

Aislamiento del paquete de baterías de almacenamiento de energía.

Aislamiento de puertas y paredes de gabinetes BESS

Componentes de espuma PI con respaldo adhesivo

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Por qué el aislamiento térmico de las baterías es cada vez más importante

Una mayor densidad de energía y arquitecturas de baterías cada vez más compactas imponen mayores exigencias en materia de protección térmica pasiva.

Durante un evento de fuga térmica, el calor generado por una celda de iones de litio puede transferirse rápidamente a las celdas vecinas. Por lo tanto, se utilizan materiales de barrera térmica entre celdas, módulos y estructuras circundantes para ayudar a reducir la transferencia de calor y retrasar la propagación térmica.

Al mismo tiempo, las celdas de iones de litio se expanden y contraen durante ciclos repetidos de carga y descarga.

Esto crea un desafío de ingeniería adicional:

Es posible que una barrera térmica de batería necesite aislar el calor y al mismo tiempo acomodar la expansión de la celda y mantener una compresión controlada.

Los materiales rígidos como la mica pueden proporcionar un excelente aislamiento eléctrico y de alta temperatura, mientras que el aerogel proporciona una conductividad térmica extremadamente baja. Sin embargo, estos materiales no siempre proporcionan la elasticidad necesaria para el manejo de la compresión.

Aquí es donde la espuma de poliimida flexible proporciona una combinación diferente de propiedades.

Cuatro funciones en una barrera térmica de batería

1.Aislamiento térmico

La espuma JLON PI ayuda a reducir la transferencia de calor entre las celdas de batería adyacentes y otros componentes del paquete de baterías.

Los datos de pruebas típicas de grado de batería muestran una conductividad térmica de aproximadamente:

0,04 W/(m·K)

Esto hace que la espuma PI sea adecuada para aplicaciones que requieren una capa aislante liviana combinada con flexibilidad mecánica.

2.Protección de propagación térmica fuera de control

La espuma PI se puede instalar entre celdas o módulos de batería como parte de un sistema de protección térmica pasiva.

Durante un calentamiento anormal o una fuga térmica, el material ayuda a reducir la transferencia de calor a los componentes adyacentes y proporciona tiempo adicional antes de que la energía térmica llegue a las celdas vecinas.

En una prueba de muestra de aislamiento de batería:

Temperatura del lado caliente: 650°C

Temperatura máxima del lado frío: aproximadamente 172°C

El rendimiento real de protección térmica de un sistema de batería depende del espesor del material, la densidad, la relación de compresión, la química de las celdas, el diseño del paquete y las condiciones de exposición.

Por este motivo, el rendimiento de la fuga térmica siempre debe validarse a nivel de celda, módulo o paquete bajo las condiciones de diseño reales del cliente.

3.Gestión de compresión y expansión celular

Las celdas de la batería experimentan cambios dimensionales durante la carga, descarga y ciclos prolongados.

La espuma de poliimida flexible puede deformarse bajo compresión y ayudar a:

Absorber la expansión celular

Compensar las tolerancias de montaje.

Reducir los espacios entre componentes.

Mantener la presión de contacto

Proporcionar amortiguación durante la vibración.

Mantener la separación térmica durante el ciclo repetido

Una muestra de espuma PI de grado de batería probada mostró:

Relación de sangría 25%/40%: 0,45

Relación de sangría 65 %/40 %: 4,0

Este comportamiento de compresión permite que el material se adapte a las dimensiones cambiantes de las celdas mientras mantiene su función como barrera térmica.

La documentación de la batería fuente posiciona específicamente la espuma PI flexible como una forma de combinar la separación térmica con la compensación de la expansión de la celda y las tolerancias de ensamblaje.

4.Aislamiento eléctrico

El aislamiento eléctrico es otro requisito importante dentro de los sistemas de baterías de alto voltaje.

Las propiedades típicas probadas incluyen:

Propiedad	Datos de prueba típicos
Resistividad de volumen	10¹⁶–10¹⁷ Ω·cm
Constante dieléctrica a 1 MHz	2,8–3,2
Pérdida dieléctrica a 1 MHz	0,006–0,007
Rigidez dieléctrica	1,8 kV/mm

Esta combinación de aislamiento térmico y eléctrico permite que la espuma PI realice múltiples funciones dentro de un paquete de baterías.

Barreras térmicas de célula a célula

Una de las aplicaciones más prometedoras de la espuma de poliimida flexible es entre celdas de iones de litio adyacentes.

El aislamiento tradicional celda a celda puede utilizar materiales como:

Aerogel

Materiales de fibra cerámica

Espuma de silicona

Espuma PU o EVA ignífuga

Discutir el aislamiento celular

Cada material resuelve una parte diferente del problema.

El aerogel proporciona una conductividad térmica extremadamente baja, pero es relativamente frágil y proporciona una recuperación de compresión limitada.

La mica proporciona un excelente aislamiento eléctrico y de alta temperatura, pero es rígida y no puede soportar una expansión celular significativa.

Las espumas poliméricas convencionales proporcionan amortiguación pero generalmente ofrecen un rendimiento más bajo a altas temperaturas.

La espuma JLON PI es particularmente útil cuando el diseño requiere:

Aislamiento térmico + resistencia a las llamas + elasticidad + aislamiento eléctrico

en el mismo componente.

Espuma de poliimida para paquetes de baterías para vehículos eléctricos

Los paquetes de baterías de vehículos eléctricos requieren protección térmica y al mismo tiempo minimizan el peso adicional y el espacio ocupado.

La espuma JLON PI se puede utilizar en varios lugares dentro de un paquete de baterías para vehículos eléctricos.

Entre celdas de batería

La espuma de PI flexible puede actuar como barrera térmica y capa de compresión entre las celdas.

Ayuda a adaptarse a la inflamación celular mientras mantiene la separación entre las células adyacentes.

Parte inferior del paquete de baterías

La espuma PI se puede utilizar como una capa térmica y de amortiguación liviana entre los módulos de batería y el gabinete inferior.

Paredes laterales del paquete de baterías

Se pueden instalar componentes de espuma PI troquelados entre los módulos de batería y las paredes laterales del paquete para proporcionar aislamiento y amortiguación mecánica.

Cubierta superior del paquete de baterías

La espuma PI se puede utilizar debajo de la cubierta superior donde se requiere aislamiento térmico, aislamiento eléctrico o amortiguación ligera.

Interfaces de módulo a gabinete

Los componentes cortados a medida pueden compensar las tolerancias de ensamblaje y al mismo tiempo mantener la separación térmica entre los módulos de batería y las estructuras circundantes.

La documentación de aplicación de la batería identifica la parte inferior del paquete, las áreas laterales y los revestimientos de la cubierta superior como ubicaciones adecuadas de espuma PI donde se pueden combinar las funciones de aislamiento, amortiguación y protección contra incendios.

Discuta su paquete de baterías

Espuma de poliimida para sistemas de almacenamiento de energía (BESS)

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías introducen otro nivel de protección térmica más allá de las celdas y paquetes de baterías individuales.

La espuma JLON PI se puede aplicar en varios niveles de protección:

Celda → Módulo → Paquete de baterías → Gabinete de almacenamiento de energía

Esto permite considerar una plataforma de material para múltiples ubicaciones de gestión térmica dentro de una instalación BESS.

Nivel de celda y módulo

La espuma PI se puede instalar entre celdas o módulos para proporcionar:

Separación térmica Compensación de expansión

Amortiguación mecánica Aislamiento eléctrico

Nivel de batería

Dentro de un paquete de baterías de almacenamiento de energía, se puede usar espuma PI alrededor de:

Fondo del paquete Paredes laterales Cubierta superior Interfaces del módulo

La combinación de resiliencia y aislamiento es particularmente útil cuando las barreras térmicas rígidas no pueden acomodar el movimiento de los componentes.

Aislamiento del gabinete de almacenamiento de energía

La espuma PI también se puede integrar en puertas de gabinetes de almacenamiento de energía y estructuras de paredes.

Una construcción típica puede utilizar:

Panel metálico + Aislamiento de espuma PI + Panel metálico

En comparación con el aislamiento fibroso tradicional, la espuma PI flexible ofrece varias ventajas prácticas:

Construcción ligera

Sin fibras sueltas

Fácil troquelado

Formas personalizadas

Buena resistencia a la humedad

Aislamiento térmico

Características ignífugas

Montaje sencillo

Por tanto, se puede considerar para:

Puertas de gabinete BESS

Paredes del compartimento de la batería

Paneles laterales del gabinete

Mamparas térmicas internas

Interfaces paquete a gabinete

La fuente de almacenamiento de energía describe específicamente la protección a nivel de celda, a nivel de paquete y de gabinete como tres capas distintas de aplicación de espuma PI.

Datos típicos de prueba de espuma PI de grado de batería

Artículo de prueba	Condición	Resultado típico
Conductividad térmica	23±2°C	0,04 W/(m·K)
Prueba de barrera térmica	650°C lado caliente	Máx. lado frío ≈172°C
Prueba de estrés alternante	5 a 15 MPa	7% de pérdida de estrés
Conjunto de compresión	50% de compresión, 50°C × 168 h	<15%
Resistencia a las llamas	GB/T 2408-2021	nivel V-0
Resistividad de volumen	muestra típica	10¹⁶–10¹⁷ Ω·cm
Constante dieléctrica	1MHz	2,8–3,2
Pérdida dieléctrica	1MHz	0,006–0,007
Rigidez dieléctrica	muestra típica	1,8 kV/mm

Importante: Los valores mostrados son resultados de pruebas representativos y no deben tratarse como valores garantizados para cada densidad, espesor o configuración del producto. La selección final del material debe basarse en la aplicación requerida y la especificación correspondiente.

Espuma PI vs Aerogel vs Mica vs Silicona Cerámica

La selección de una barrera térmica para baterías depende de algo más que la conductividad térmica.

Material	Aislamiento Térmico	Flexibilidad	Recuperación de compresión	Resistencia a altas temperaturas	Aislamiento eléctrico	Ventaja típica
Espuma de poliimida	Muy bien	Excelente	Excelente	Excelente	Excelente	Capa multifuncional térmica + amortiguadora
aerogel	Excelente	Limitado	Limitado	Excelente	Bien	Conductividad térmica extremadamente baja
Mica	Moderado	Pobre	Pobre	Excelente	Excelente	Aislamiento eléctrico rígido de alta temperatura.
Silicona cerámica	Bien	Bien	Bien	Excelente	Bien	Protección contra incendios y sellado

Cuando la espuma PI es particularmente adecuada

La espuma de poliimida no pretende reemplazar el aerogel o la mica en todos los diseños de baterías.

Su principal ventaja es la integración funcional.

Donde un diseñador de baterías necesita:

aislamiento térmico + compresión + amortiguación + aislamiento eléctrico

La espuma PI puede reducir la necesidad de combinar varios materiales separados.

Los datos de comparación subyacentes también identifican la principal distinción de la espuma PI como su combinación de elasticidad, peso ligero y resistencia inherente a las llamas, al tiempo que reconocen el rendimiento de aislamiento térmico puro más fuerte del aerogel.

Obtenga asesoramiento sobre materiales

Soluciones compuestas de espuma PI + aerogel

Algunos diseños de baterías requieren una conductividad térmica y una resiliencia mecánica extremadamente bajas.

En estas aplicaciones, la espuma PI también se puede combinar con otros materiales de protección térmica. Por ejemplo:

Aerogel + Espuma PI

La capa de aerogel proporciona una conductividad térmica extremadamente baja, mientras que la espuma PI proporciona recuperación de la compresión y soporte mecánico.

Mica + Espuma PI

donde la protección eléctrica rígida y de alta temperatura se combina con una capa de amortiguación resistente.

Las estructuras de barrera térmica multicapa son cada vez más relevantes a medida que los paquetes de baterías se vuelven más compactos y las arquitecturas de celda a paquete o de celda a chasis reducen el espacio de embalaje disponible.

Procesamiento flexible para la integración del paquete de baterías

La espuma JLON PI se puede convertir según los planos del paquete de baterías y los requisitos de ensamblaje.

Las opciones de procesamiento disponibles incluyen:

Suministro de láminas

Espesor personalizado

Densidad personalizada

Troquelado

Corte CNC

Componentes con formas personalizadas

Piezas con respaldo adhesivo

Espaciadores de celdas

Revestimientos del paquete de baterías

Kits de instalación precortados

Las configuraciones con respaldo adhesivo pueden simplificar el posicionamiento durante el ensamblaje del paquete de baterías.

La documentación de la batería cargada incluye específicamente piezas troqueladas/prensadas en caliente y estructuras opcionales con respaldo adhesivo de alta temperatura.

¿Por qué espuma de poliimida JLON?

JLON se centra en materiales de espuma de alto rendimiento para aplicaciones exigentes de aislamiento y gestión térmica.

En lugar de seleccionar un material basándose únicamente en su clasificación de temperatura máxima, recomendamos evaluar la espuma PI de acuerdo con las condiciones operativas completas de la batería, incluida la carga térmica, la compresión, el espacio disponible y la vida útil esperada.

Selección de material de espuma PI

Opciones flexibles de densidad y espesor

Soporte de diseño de barrera térmica de batería

Componentes troquelados

Piezas con respaldo adhesivo

Formas personalizadas

Datos de conductividad térmica

Datos de prueba de compresión

Datos de prueba de resistencia al fuego

Datos de aislamiento eléctrico

Evaluación de muestra

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Preguntas frecuentes: espuma de poliimida para baterías de vehículos eléctricos y almacenamiento de energía

¿Qué es una barrera térmica de batería?

Una barrera térmica de batería es una capa de aislamiento pasivo instalada entre celdas, módulos u otros componentes de la batería para reducir la transferencia de calor y ayudar a retrasar la propagación de la fuga térmica.
¿Se puede utilizar espuma de poliimida entre las celdas de una batería de iones de litio?

Sí. La espuma de PI flexible es particularmente adecuada cuando se requiere aislamiento térmico y recuperación de la compresión.
Puede ayudar a adaptarse a las tolerancias de ensamblaje y expansión de las celdas mientras se mantiene la separación entre celdas adyacentes.
¿Puede la espuma de poliimida prevenir la fuga térmica?

La espuma de poliimida no debe describirse como un material que 'previene' de forma independiente la fuga térmica.
Su función es actuar como parte de un sistema de protección térmica pasiva al reducir la transferencia de calor y ayudar a retrasar la propagación térmica a los componentes vecinos.
El rendimiento final de la fuga térmica debe validarse a nivel de celda, módulo, paquete o sistema.
¿La espuma de poliimida es adecuada para baterías de vehículos eléctricos?

Sí. Las aplicaciones típicas incluyen barreras térmicas de celda a celda, aislamiento de módulos de baterías, revestimientos de paquetes y amortiguación y aislamiento de módulo a gabinete.
Su combinación de baja conductividad térmica, recuperación de compresión y aislamiento eléctrico lo hace particularmente relevante para paquetes de baterías de alta densidad energética.
¿Se puede utilizar la espuma PI en los sistemas de almacenamiento de energía BESS?

Sí.
La espuma PI se puede utilizar a nivel de celda, módulo, paquete y gabinete en sistemas de almacenamiento de energía en baterías.
Las aplicaciones típicas de BESS incluyen espaciadores de celdas, revestimientos de paquetes, aislamiento de puertas de gabinetes y barreras térmicas para gabinetes.
¿Es la espuma PI mejor que el aerogel para aislar baterías?

Ninguno de los materiales es universalmente mejor.
El aerogel generalmente proporciona una menor conductividad térmica, mientras que la espuma PI proporciona una resiliencia y recuperación de la compresión sustancialmente mejores.
Por lo tanto, la espuma PI es particularmente útil cuando una barrera térmica de batería debe proporcionar aislamiento y cumplimiento mecánico.
También se pueden considerar estructuras híbridas de aerogel + espuma PI.
¿Es la espuma PI mejor que la mica?

La mica proporciona un excelente aislamiento eléctrico y de alta temperatura, pero es rígida.
La espuma PI es más adecuada cuando se requiere flexibilidad, amortiguación o compensación de expansión celular.
Los dos materiales también se pueden combinar en estructuras multicapa.
¿Puede JLON suministrar piezas troqueladas de aislamiento de batería?

Sí.
La espuma PI se puede suministrar en forma de láminas o convertirse en componentes troquelados personalizados y cortados con CNC según los dibujos del cliente.
También hay disponibles piezas con adhesivo para facilitar el montaje.
¿Qué información se requiere para una cotización?

Proporcione el espesor requerido, la densidad, si se especifica, las dimensiones, la ubicación de la aplicación, la temperatura de funcionamiento, los requisitos de compresión, los requisitos de adhesivo y la cantidad esperada.
Para aplicaciones de celdas de batería, el tipo de celda y el espacio disponible también son útiles.