चार्जिंग पाइल्स को तेजी से चार्ज करने के चलन के साथ, नवीन सामग्रियां कैसे महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती हैं?

नीतिगत पक्ष पर, नई ऊर्जा वाहन चार्जिंग सुविधाओं के लिए देश का मजबूत समर्थन इसे एक उभरता हुआ गर्म बाजार बनने के लिए प्रेरित कर रहा है। 2020 की शुरुआत में, नई ऊर्जा चार्जिंग पाइल्स को "नए बुनियादी ढांचे" के सात प्रमुख क्षेत्रों में से एक में शामिल किया गया है। वर्षों के विकास के बाद, यह काफी प्रभावी रहा है। चाइना चार्जिंग एलायंस के आंकड़ों के अनुसार, 2023 में, चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर में 3.386 मिलियन यूनिट की वृद्धि होगी, और वाहनों के लिए पाइल्स का वृद्धि अनुपात 1: 2.8 होगा, जिसका अर्थ है कि चार्जिंग पाइल्स की निर्माण गति मूल रूप से मिल सकती है नई ऊर्जा वाहनों का तेजी से विकास।

जब चार्जिंग पाइल उद्योग श्रृंखला पर ध्यान केंद्रित किया जाता है, तो डाउनस्ट्रीम कंपनियों के पास उच्च-शक्ति सुपरचार्जिंग, डीसी फास्ट चार्जिंग, लिक्विड कूलिंग आदि की मजबूत मांग होती है। यह मांग चार्जिंग गन, चार्जिंग केबल सहित अपस्ट्रीम चार्जिंग उपकरण घटक आपूर्तिकर्ताओं को प्रेषित की जाती है। , पावर मॉड्यूल, नियंत्रक और अन्य घटकों को तदनुसार उन्नत किया जाना चाहिए, और उच्च-विनिर्देश चार्जिंग पाइल्स के कार्यान्वयन का समर्थन करने के लिए उच्च तापमान प्रतिरोध और उच्च वोल्टेज प्रतिरोध जैसी सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए।

चार्जिंग पाइल्स के डिज़ाइन में, सामग्री का चुनाव महत्वपूर्ण है। विशेष रूप से तापीय चालकता, सीलिंग, इन्सुलेशन और लौ मंदता जैसे संकेतकों के लिए, सिलिकॉन सामग्री सहित सामग्रियों में सफलता की आवश्यकता होती है। सिलिकॉन का उपयोग थर्मल प्रवाहकीय चिपकने वाला, सीलेंट, चिपकने वाला आदि के रूप में किया जा सकता है, और थर्मल प्रबंधन, चार्जिंग सुरक्षा और चार्जिंग पाइल्स के पावर मॉड्यूल जैसे मुख्य घटकों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो पाइल घटकों को चार्ज करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

सुपरचार्जिंग तकनीक के लोकप्रिय होने से चार्जिंग सुविधाओं में क्या चुनौतियाँ आती हैं?

यदि नई ऊर्जा वाहन ईंधन वाहनों के समान चार्जिंग अनुभव प्राप्त करना चाहते हैं, तो उन्हें अपनी चार्जिंग दक्षता में चौतरफा सुधार करना होगा। यही कारण है कि कार कंपनियां 800V हाई-वोल्टेज प्लेटफॉर्म को बढ़ावा देते हुए उपभोक्ताओं के लिए 4C या 5C सुपरचार्जिंग तकनीक लाने का प्रयास कर रही हैं।

अगस्त 2023 में, CATL ने दुनिया की पहली लिथियम आयरन फॉस्फेट 4C सुपरचार्जिंग बैटरी-शेनक्सिंग सुपरचार्जिंग बैटरी लॉन्च की, जिसमें 10 मिनट की चार्जिंग और 400 किलोमीटर की रेंज हासिल करने का दावा किया गया है। उसके बाद, 4C फास्ट चार्जिंग ने उपभोक्ताओं की दृष्टि के क्षेत्र में तेजी से प्रवेश किया है।

4C सुपरचार्जिंग को कैसे परिभाषित किया जाता है? सीधे शब्दों में कहें तो, XC चार्जिंग दर को संदर्भित करता है, अर्थात, अधिकतम चार्जिंग करंट का अनुपात जिसे बैटरी चार्जिंग के दौरान बैटरी की रेटेड क्षमता तक स्वीकार कर सकती है, जिसे C द्वारा दर्शाया जाता है, जिसका उपयोग आमतौर पर चार्जिंग की गति का वर्णन करने के लिए किया जाता है। विशेष रूप से, यदि वाहन 100kWh बैटरी पैक से सुसज्जित है, तो चार्जिंग पावर लगभग 2C की दर से 200kW तक पहुंच सकती है; लगभग 4C की दर से, चार्जिंग पावर लगभग 400kW तक पहुंच सकती है; 6C की दर से, चार्जिंग पावर लगभग 600kW तक पहुंच सकती है। संक्षेप में, चार्जिंग दर जितनी अधिक होगी, चार्जिंग गति उतनी ही तेज़ होगी।

यदि आप वास्तव में सुपरचार्जिंग को लोकप्रिय बनाना चाहते हैं, तो पावर बैटरी और हाई-वोल्टेज प्लेटफॉर्म के अलावा, आपको हाई-पावर डीसी चार्जिंग पाइल्स को भी अपनाना होगा। चार्जिंग पाइल की बिजली उत्पादन क्षमता और बिजली आपूर्ति की स्थिरता चार्जिंग दर को प्रभावित करेगी। उच्च-शक्ति चार्जिंग पाइल्स और स्थिर बिजली आपूर्ति उच्च चार्जिंग दर प्रदान कर सकती है।

चार्जिंग पाइल मुख्य रूप से चार्जिंग गन, चार्जिंग केबल, शेल, कंट्रोल मॉड्यूल, थर्मल मैनेजमेंट मॉड्यूल, चार्जिंग प्रोटेक्शन मॉड्यूल और अन्य घटकों से बना है। एसी धीमी चार्जिंग से लेकर डीसी फास्ट चार्जिंग और फिर सुपर फास्ट चार्जिंग तक, जो भविष्य में धीरे-धीरे लोकप्रिय हो सकती है, चार्जिंग पावर में बदलाव के अनुकूल होने के लिए सभी घटकों को क्रमिक रूप से अपग्रेड करने की आवश्यकता है।

वास्तव में, सुपर चार्जिंग तकनीक से पहले, एसी धीमी चार्जिंग से डीसी फास्ट चार्जिंग तक चार्जिंग पाइल्स के विकास की प्रक्रिया में, उच्च लागत, ग्रिड बोझ, संगतता, बैटरी जीवन और कठिन स्थापना जैसी समस्याओं को मोटे तौर पर हल किया गया है।

डीसी फास्ट चार्जिंग तकनीक के आधार पर, सुपर फास्ट चार्जिंग उच्च चार्जिंग दर प्रदान करती है, इसलिए चार्जिंग पाइल को उच्च शक्ति, बड़ा करंट और उच्च ताप उत्पादन सहन करने की आवश्यकता होती है। साथ ही, चार्जिंग पाइल के अत्यधिक आकार और वजन और सख्त केबल लचीलेपन की आवश्यकताओं की समस्या को हल करना भी आवश्यक है।

चार्जिंग गन के लिए, तेज़ चार्जिंग प्राप्त करने के लिए, सुपर चार्जिंग गन को बड़े करंट को संचारित करने में सक्षम होना चाहिए। सुरक्षित और कुशल वर्तमान संचरण सुनिश्चित करने के लिए चार्जिंग गन में अच्छी चालकता और गर्मी अपव्यय डिजाइन की आवश्यकता होती है।

सुपरचार्जिंग तकनीक को एक संपूर्ण सुरक्षा सुरक्षा तंत्र से लैस करने की भी आवश्यकता है, जिसमें ओवरकरंट सुरक्षा, ओवरवॉल्टेज सुरक्षा, शॉर्ट सर्किट सुरक्षा आदि शामिल हैं। चार्जिंग पाइल्स और चार्जिंग गन में चार्जिंग के दौरान खराबी और खतरों को रोकने के लिए निगरानी और सुरक्षा कार्य होने चाहिए।

इतना ही नहीं, चूंकि हाई-पावर चार्जिंग से बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न होगी, इसलिए चार्जिंग पाइल्स और चार्जिंग गन को पंखे, हीट सिंक, वॉटर कूलिंग और अन्य गर्मी अपव्यय तरीकों सहित ओवरहीटिंग को रोकने के लिए एक प्रभावी शीतलन प्रणाली से लैस करने की आवश्यकता है।

चार्जिंग सुविधाओं के उन्नयन के लिए सामग्री की क्या आवश्यकताएँ हैं?

चार्जिंग पावर में वृद्धि के साथ, चार्जिंग पाइल्स को न केवल उच्च शक्ति के तहत तापीय चालकता को पूरा करने के लिए अधिक उन्नत संरचनाओं को डिजाइन करने की आवश्यकता है, बल्कि सामग्री पक्ष पर भी, मजबूत इन्सुलेशन, उच्च तापमान प्रतिरोध और उच्च तापीय सामग्री का उपयोग करना अनिवार्य है। चालकता.

एक उदाहरण के रूप में चार्जिंग पाइल्स की थर्मल प्रबंधन प्रणाली को लेते हुए, पारंपरिक वायु शीतलन के विपरीत, सुपरचार्जिंग को दक्षता और गर्मी अपव्यय समस्याओं को हल करने के लिए तरल शीतलन के अधिक उपयोग की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, बाजार में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली तरल शीतलन विधियाँ जल-आधारित शीतलन और तेल-आधारित शीतलन हैं। जल शीतलन में बेहतर ताप अपव्यय प्रदर्शन, कम लागत और अधिक पर्यावरण के अनुकूल है; तेल शीतलन में अच्छा विद्युत इन्सुलेशन, कम वाष्पीकरण दर और रासायनिक स्थिरता होती है।

पिछले कुछ वर्षों में, सुपर चार्जिंग गन में तेल-ठंडा केबलों का उपयोग किया गया है, जिससे प्रथम-प्रस्तावक लाभ प्राप्त हुआ है। वर्तमान में, कुछ निर्माताओं ने ऑयल-कूल्ड सुपर चार्जिंग पाइल्स और चार्जिंग गन विकसित किए हैं, लेकिन जैसे-जैसे ऑपरेटिंग समय बीतता है, ऑयल कूलिंग की लागत हानि अधिक से अधिक प्रमुख हो जाती है। अब अधिक निर्माता वाटर-कूल्ड केबल और वाटर-कूल्ड सुपर चार्जिंग गन का अध्ययन और परीक्षण करना शुरू कर रहे हैं।

वाटर-कूल्ड केबल और वाटर-कूल्ड सुपर चार्जिंग गन का कार्य सिद्धांत यह है कि वाटर-कूलिंग ट्यूब को मल्टी-स्ट्रैंड चार्जिंग तार के बाहर डिज़ाइन किया गया है, और ट्यूब के बीच में पानी बहता है। ट्यूब की तापीय चालकता पर निर्भर करते हुए, मल्टी-स्ट्रैंड चार्जिंग केबल द्वारा उत्पन्न गर्मी को ट्यूब के बीच में शीतलक में स्थानांतरित किया जाता है। ये शीतलक केबल और सुपर चार्जिंग गन के तापमान नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक पंपों के माध्यम से बाहरी दुनिया के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करते हैं।

इस सिद्धांत के आधार पर, कई निर्माताओं ने वाटर-कूल्ड केबलों के बीच में वाटर-कूलिंग ट्यूब के रूप में साधारण नायलॉन ट्यूबों का उपयोग किया। पीए सामग्री के उपयोग के कारण, तापीय चालकता केवल 0.2W/m·K है। जब धारा 400ए से अधिक हो जाती है, तो तापमान में तेजी से वृद्धि होती है। इस समय, जल-शीतलन ट्यूब की अपर्याप्त तापीय चालकता के कारण, ऊष्मा को समय पर बाहर स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है। गणना के बाद, यह पाया गया कि वर्तमान केबलों की सामान्य संरचना के आधार पर, यदि उच्च वर्तमान फास्ट चार्जिंग का लक्ष्य हासिल किया जाना है, तो ठंडे पानी के पाइप की थर्मल चालकता में काफी सुधार होना चाहिए, कम से कम 1.5W/m· के या अधिक. इसलिए, उद्योग श्रृंखला के अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम उच्च तापीय चालकता सामग्री के अभिनव अनुप्रयोग पर अधिक से अधिक ध्यान देते हैं, और थर्मल प्रवाहकीय सिलिकॉन ट्यूब सुपर चार्जिंग पाइल्स के थर्मल प्रबंधन के प्रमुख घटकों में से एक बन गए हैं।

चार्जिंग केबल के तापमान नियंत्रण के अलावा, चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान चार्जिंग गन हेड के तापमान में वृद्धि को कैसे कम किया जाए, यह भी वर्तमान चार्जिंग पाइल डिज़ाइन में एक समस्या है। वर्तमान में, एयर कूलिंग द्वारा गर्मी अपव्यय समस्या को हल करना मुश्किल है। नवीन तापीय प्रवाहकीय पोटिंग गोंद का उपयोग करके, गन हेड कनेक्टर की गर्मी को कुशलता से स्थानांतरित किया जा सकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि तापमान बढ़ने के कारण चार्जिंग दक्षता कम नहीं होगी, और साथ ही, ऑपरेशन के दौरान उपयोगकर्ता के अनुभव को और बेहतर बनाया जा सकता है। .

दूसरी ओर, जब भविष्य में नई ऊर्जा वाहनों का वोल्टेज प्लेटफॉर्म आम तौर पर 800V तक पहुंच जाता है, चार्जिंग करंट 600A तक पहुंच जाता है, और चार्जिंग पावर 400kW से अधिक तक पहुंच जाती है, तो चार्जिंग प्रक्रिया में कोई भी समस्या बेहद गंभीर परिणाम पैदा कर सकती है। इसलिए, संरचनात्मक सामग्रियों की सीलिंग और रिसाव-रोधी गुणों को अभूतपूर्व रूप से महत्व दिया जाएगा।

नये चलन के तहत भौतिक पक्ष पर कैसे नवप्रवर्तन करें?

जब चार्जिंग पाइल उद्योग श्रृंखला में अपस्ट्रीम सामग्री आपूर्तिकर्ताओं की बात आती है, तो डॉव उद्योग में कई नवीन डिजाइन और अत्याधुनिक विचार लाने वाला पहला है। डॉव न केवल सामग्रियों का एक समृद्ध चयन प्रदान कर सकता है, बल्कि अधिक कठोर बाजार की जरूरतों को पूरा करने के लिए उच्च-शक्ति डीसी फास्ट चार्जिंग बुनियादी ढांचे (चार्जिंग स्टेशन, चार्जिंग गन (कनेक्टर), केबल और चार्जिंग कैबिनेट सहित) के लिए विशेष समाधान भी अनुकूलित कर सकता है।

चार्जिंग सुविधाओं के क्षेत्र में, डॉव तीन प्रमुख दिशाओं पर ध्यान केंद्रित करता है। सबसे पहले, थर्मल प्रबंधन सामग्री के संदर्भ में, डॉव चार्जिंग सुविधाओं में गर्मी अपव्यय दर्द बिंदुओं को हल करने के लिए कॉकिंग एजेंट, चिपकने वाले, गैर-इलाज थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री, विसर्जन शीतलक, जैल और पॉटिंग गोंद सहित चिपकने वाले उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है; सुरक्षा और संयोजन सामग्री के संदर्भ में, डॉव चार्जिंग घटकों के लिए सर्वांगीण सुरक्षा प्रदान करने के लिए चिपकने वाले, सीलेंट और अनुरूप कोटिंग्स प्रदान करता है; इसके अलावा, डॉव इन्सुलेशन, थर्मल चालकता और अन्य जरूरतों का समर्थन करने के लिए इलास्टोमर्स, ठोस थर्मल प्रवाहकीय सिलिकॉन रबर और तरल सिलिकॉन रबर भी प्रदान कर सकता है।

उदाहरण के लिए, ऊपर उल्लिखित चार्जिंग केबल की तापीय चालकता आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, डॉव ने एक नया तापीय प्रवाहकीय सिलिकॉन रबर - SILASTIC™ HTE5015-90U सिलिकॉन रबर विकसित किया है, जो वाटर-कूल्ड सुपर चार्जिंग गन समाधान में प्रमुख तकनीकी कठिनाइयों को हल करता है - ठंडा करने वाले पानी के पाइप में उच्च तापीय चालकता और उच्च शक्ति और उच्च क्रूरता सामग्री दोनों होनी चाहिए। इस उत्पाद का सबसे महत्वपूर्ण लाभ यह है कि इसमें 1.5W/m·K तक की तापीय चालकता के साथ उच्च तापीय चालकता है, जो 600A के करंट के साथ सुपर चार्जिंग गन के केबल को ठंडा कर सकती है और थर्मल सुरक्षा प्रदान कर सकती है। साथ ही, अच्छे भौतिक गुण और कठोर वातावरण के प्रति प्रतिरोध इसे थर्मल प्रवाहकीय सिलिकॉन ट्यूबों को बाहर निकालने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है। उच्च कठोरता और उच्च शक्ति केबलों के साथ सीधे घुमाव को सक्षम बनाती है। इसके अलावा, बेहतर लचीलापन, स्थायित्व, उच्च और निम्न तापमान प्रतिरोध, शीतलक प्रतिरोध, इन्सुलेशन और अन्य संकेतक सुपर चार्जिंग गन के लिए दीर्घकालिक सुरक्षा प्रदान करते हैं।

गन हेड को चार्ज करने की गर्मी अपव्यय और सीलिंग आवश्यकताओं के जवाब में, डॉव ने उत्पादों की एक श्रृंखला विकसित की है। Dow के DOWSIL™ TC-6040 थर्मल कंडक्टिव पॉटिंग ग्लू की तापीय चालकता 4.0W/m·K है, जो अत्यधिक गर्म चार्जिंग गन को तुरंत ठंडा कर सकती है, जो गर्म नहीं होगी, और सिस्टम के अंदर मॉड्यूल के सामान्य संचालन को सुनिश्चित करती है, विशेष रूप से सबसे महत्वपूर्ण इन्वर्टर मॉड्यूल। दीर्घकालिक विश्वसनीयता; लिक्विड-कूल्ड चार्जिंग पाइल्स की सीलिंग आवश्यकताओं के लिए, डॉव के सिलिकॉन इलास्टोमेर सामग्री से बने सीलिंग रिंग और वायरिंग हार्नेस सीलिंग रिंग ने अच्छे जलरोधी प्रभाव प्राप्त किए हैं।

निष्कर्ष

नई ऊर्जा वाहन उद्योग में वर्षों के जोरदार विकास के बाद, अंतिम उपयोगकर्ताओं के दर्द बिंदु धीरे-धीरे क्रूज़िंग रेंज से कुशल ऊर्जा पुनःपूर्ति अनुभव में परिवर्तित हो गए हैं, और उच्च-शक्ति और उच्च-दक्षता चार्जिंग सुविधाओं को बढ़ावा देना आसन्न है। इस प्रक्रिया में, औद्योगिक श्रृंखला में अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम कंपनियों को बैटरी से लेकर चार्जिंग सुविधाओं तक, सामग्री से लेकर अनुप्रयोगों तक, फास्ट चार्जिंग प्रवृत्ति के सामने आने वाली विभिन्न चुनौतियों से निपटने के लिए मिलकर काम करने की आवश्यकता है। हमें उम्मीद है कि औद्योगिक श्रृंखला के अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम में अग्रणी कंपनियां नई ऊर्जा वाहनों के फास्ट चार्जिंग विकास के लिए अधिक कुशल और उपयोग में आसान समाधान ला सकती हैं।