Nova energetska industrija ubrzava svoju nadogradnju, a vrijednost primjene keramičkih dijelova u elektrifikaciji i visoko{0}}naponskim električnim poljima nastavlja rasti.

S brzim razvojem novih energetskih vozila, pohrane energije, fotonapona, vodikove energije i tehnologije energetske-energetske elektronike, nova energetska oprema postavila je veće zahtjeve za otpornost na visoke-temperature, izolaciju, otpornost na koroziju, mehaničku čvrstoću i dimenzionalnu stabilnost materijala. Sa svojom izvrsnom električnom izolacijom, otpornošću na visoke temperature, otpornošću na koroziju, niskim dielektričnim gubitkom i dobrom dimenzionalnom stabilnošću, keramički materijali sve više ulaze u scenarije primjene kao što su baterije, električni pogonski sustavi, visoko-elektrika, pretvarači za pohranu energije i nova energetska elektronika iz tradicionalnih industrijskih područja.

 

U usporedbi s metalnim materijalima, inženjerska keramika obično može održati relativno stabilne performanse u uvjetima visoke temperature, visokog napona, visoke frekvencije i složenih kemijskih okruženja. Stoga igraju ključne funkcije kao što su izolacija, izolacija, strukturna podrška, upravljanje toplinom i električna zaštita u nekoj novoj energetskoj opremi. Kako se gustoća snage novih energetskih sustava nastavlja povećavati, opseg primjene keramičkih dijelova također se proširuje od pojedinačnih izolacijskih komponenti do preciznih strukturnih dijelova i funkcionalnih komponenti.

 

 

 

Baterija je jedan od najvažnijih temeljnih sustava novih energetskih vozila. Njegovo radno okruženje uključuje visok napon, veliku struju, temperaturne promjene i dugotrajne-mehaničke vibracije, tako da nameće stroge zahtjeve za električnu izolaciju i toplinsku sigurnost. Unutar baterije, keramički materijali mogu sudjelovati u sigurnosnoj zaštiti u različitim oblicima kao što su premazi, separatori, izolacijski strukturni dijelovi i dijelovi za brtvljenje.

 

Dijafragme s-keramičkim premazom jedna su od reprezentativnijih primjena. Uvođenjem anorganskih keramičkih čestica kao što su aluminijev oksid i boehmite na površinu poliolefinskog osnovnog filma, može se poboljšati dimenzionalna stabilnost i toplinska otpornost separatora u uvjetima visoke temperature. Kada je baterija na visokoj temperaturi ili u nenormalnim radnim uvjetima, keramički premaz može smanjiti rizik od značajnog skupljanja separatora, čime se osiguravaju stabilniji uvjeti izolacije između pozitivne i negativne elektrode.

 

U visoko{0}}naponskim baterijskim sustavima, keramički izolatori također se mogu koristiti za električnu izolaciju između elektroda, terminala i drugih vodljivih struktura. Na primjer, EV Fuse Ceramic Body mora u isto vrijeme zadovoljiti izolacijske performanse, mehaničku čvrstoću i određenu toplinsku stabilnost. Njegova svojstva materijala izravno će utjecati na radnu pouzdanost visokonaponskih zaštitnih-komponenti u uvjetima neuobičajene struje.

 

Kako se naponska platforma novih energetskih vozila postupno razvija do 800 V i više, naponski stres koji podnose visoko{1}}komponente električne zaštite nastavlja rasti. Keramički strukturni dijelovi kao što je keramičko kućište za EV osigurač moraju postići pouzdanu izolaciju u ograničenom prostoru dok izdržavaju toplinski udar i mehanički stres koji nastaje tijekom procesa spajanja. Stoga su formulacija materijala, proces sinteriranja i točnost dimenzija postali važni čimbenici u dizajnu proizvoda.

 

 

-Sustavi zaštite od visokog napona u novim energetskim vozilima i opremi za pohranu energije obično moraju brzo prekinuti struju u nenormalnim uvjetima kao što su kratki spojevi i preopterećenja. Kao važna komponenta prekostrujne zaštite, unutarnje keramičke komponente osigurača ne samo da igraju izolacijsku ulogu, već ih je također potrebno uskladiti s talinom i materijalima za punjenje kako bi se dovršilo gašenje luka, toplinska izolacija i strukturalna podrška.

 

U tradicionalnoj ni-naponskoj i industrijskoj električnoj opremi, keramičke cijevi, keramičke čahure i keramička kućišta već imaju relativno zrelu osnovu za primjenu. S razvojem visokonaponskih-sustava za nova energetska vozila, keramički materijali dodatno su poboljšani na visoki napon, kompaktnost i visoku pouzdanost. Na primjer, aluminijeva keramička cijev za visokonaponski EV osigurač treba uzeti u obzir visoku dielektričnu čvrstoću, mehaničku čvrstoću i otpornost na toplinu kako bi se prilagodila složenom radnom okruženju u visoko-naponskom krugu novih energetskih vozila.

 

Aluminijeva keramika jedan je od uobičajenih inženjerskih keramičkih materijala u visoko{0}}naponskim osiguračima. Ima visoku izolacijsku čvrstoću, otpornost na toplinu i kemijsku stabilnost te se postupkom sinteriranja može izraditi u cjevaste strukture, strukture poput rukavca-ili posebne-oblike. Al2O3 aluminijeva keramička cijev za visoko-naponski osigurač može se koristiti kao izolacijska i strukturna potporna komponenta u visoko-naponskim zaštitnim uređajima za pružanje stabilne izolacije za različita vodljiva područja unutar osigurača.

 

Za automobilske pomoćne strujne krugove i visoko{0}}naponske dodatne sustave, keramička kućišta također se moraju prilagoditi složenijim zahtjevima prostora za ugradnju i mehaničkim vezama. Keramičko tijelo za pomoćni osigurač električnog vozila jedna je od takvih primjena. Njegov dizajn ne samo da treba obratiti pozornost na izolacijski razmak, već također treba uzeti u obzir tolerancije dimenzija, metode sastavljanja, porast temperature i dugoročnu-pouzdanost.

 

 

 

Novi električni pogonski sustavi energetskih vozila razvijaju se prema velikoj brzini, visokoj gustoći snage i visokoj učinkovitosti. Motori, pretvarači i srodni moduli napajanja dugo su bili izloženi visoko-frekvencijskim promjenama i temperaturnim promjenama, a tradicionalni materijali mogu postupno biti ograničeni u pogledu izolacije, otpornosti na toplinu i otpornosti na trošenje.

 

Keramički ležajevi reprezentativna su primjena u električnim pogonskim sustavima. Strukturna keramika kao što je silicijev nitrid ima karakteristike niske gustoće, visoke tvrdoće, dobre otpornosti na trošenje i izvrsnih svojstava električne izolacije. Oni mogu smanjiti mehaničko trenje u-okruženjima motora s velikom brzinom i smanjiti rizik od električne korozije uzrokovane strujama osovine.

 

Za električne pogonske sustave koji koriste poluvodiče snage od silicij-karbida, frekvencija prebacivanja snage i brzina prebacivanja dodatno su povećane, zbog čega sustav postavlja strože zahtjeve za izolacijske materijale i strukturu pakiranja. Keramičke podloge mogu osigurati pouzdanu električnu izolaciju između vodljivih struktura i struktura za raspršivanje topline dok obavljaju zadatke provođenja topline, što ih čini važnim osnovnim materijalom za energetske elektroničke module visoke-snage-gustoće.

 

Osim keramičke podloge unutar sustava električnog pogona, visokonaponske zaštitne komponente s osiguračima također moraju imati stabilnu izolacijsku strukturu. Na primjer, keramičko tijelo za osigurač za zaštitu od preopterećenja i kratkog spoja mora održavati dobru izolaciju u normalnim radnim uvjetima i izdržati veliko prolazno toplinsko naprezanje tijekom zaštite od preopterećenja ili kratkog spoja.

 

 

Energetski poluvodički uređaji u novim energetskim vozilima, pretvaračima za pohranu energije i fotonaponskim pretvaračima tijekom rada stvaraju veliku količinu topline. Kako se gustoća snage sustava povećava, rasipanje topline postalo je jedan od važnih čimbenika koji ograničavaju performanse energetskih uređaja.

 

Keramičke podloge mogu pružiti i električnu izolaciju i funkciju toplinske vodljivosti, pa se naširoko koriste u pakiranju energetskih modula.

 

Materijali kao što su aluminijev oksid i aluminijev nitrid imaju različita svojstva toplinske vodljivosti i troškovne karakteristike, a mogu se odabrati na temelju radnog napona, razine snage, zahtjeva toplinske otpornosti i troškova proizvodnje.

 

Među njima, aluminijev nitrid ima visoku toplinsku vodljivost i nizak koeficijent toplinske ekspanzije te ima veliku vrijednost primjene u području elektroničkog pakiranja velike-snage. Kada se keramički materijali kombiniraju s metalnim vodičima kao što je bakar, oni mogu formirati kompozitnu strukturu s funkcijama vodljivosti, disipacije topline i izolacije, pružajući stabilnu osnovu za pakiranje poluvodičkih uređaja sa širokim-pojasnim razmakom kao što je SiC.

 

U području nove energetske električne zaštite, keramički materijali za istosmjerne osigurače za automobile mogu iskoristiti otpornost na toplinu i karakteristike izolacije keramičkih materijala kako bi pružili stabilnu strukturnu potporu za automobilske osigurače za istosmjernu struju. Kako snaga istosmjernih visoko{1}}naponskih krugova novih energetskih vozila nastavlja rasti, povezani keramički dijelovi moraju dodatno poboljšati otpornost na toplinski udar, mehaničku čvrstoću i stabilnost dimenzija.

 

 

Sustavi za pohranu energije obično moraju raditi dugo vremena i mogu biti u složenim okruženjima kao što su visoka temperatura, niska temperatura, vlaga, prašina itd. Inverteri za pohranu energije, oprema za distribuciju istosmjerne struje, sustavi za upravljanje baterijama i visoko{1}}naponski zaštitni sustavi imaju veliku potražnju za izolacijskim materijalima.

 

U pretvaračima i inverterima za pohranu energije, keramičke podloge mogu povezati uređaje za napajanje i sustave za raspršivanje topline, osiguravajući električnu izolaciju uz brzo provođenje topline koju generiraju uređaji. Za visoko-sklopne sustave, dielektrična svojstva keramičkih materijala također utječu na parazitske parametre i integritet signala, tako da odabir materijala treba biti sveobuhvatno procijenjen u kombinaciji s cijelim sustavom energetske elektronike.

 

U primjenama s osiguračima, izolacijska električna steatitna keramička spojena tijela mogu iskoristiti prednosti dobre električne izolacije i svojstva otpornosti na toplinu materijala kao što je steatitni porculan koji se koristi za izolaciju i strukturnu potporu specifičnih električnih zaštitnih uređaja. Različiti keramički sustavi imaju različite dielektrične čvrstoće, mehanička svojstva, koeficijente toplinskog širenja i karakteristike obrade, tako da stvarni odabir treba sveobuhvatno odrediti na temelju napona, struje, temperature i mehaničkog opterećenja.

 

 

 

Fotonaponski pretvarač važan je uređaj koji povezuje fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije i izmjeničnu strujnu mrežu. Sadrži velik broj energetskih poluvodiča, filterskih uređaja i visoko{1}}naponskih električnih komponenti. Kako se razine snage fotonaponskih sustava nastavljaju povećavati, upravljanje toplinom i dizajn izolacije unutar opreme postaju sve važniji.

 

Keramička bakrena-podloga može ostvariti prijenos struje kroz metalni sloj i koristiti keramički dielektrik za postizanje električne izolacije, dok brzo prenosi toplinu koju stvara uređaj za napajanje na strukturu za raspršivanje topline. Za IGBT, SiC MOSFET i druge uređaje velike-snage, toplinska vodljivost, usklađenost toplinske ekspanzije i izolacijska izvedba materijala za pakiranje izravno će utjecati na dugoročnu-pouzdanost modula.

 

Istovremeno, visoko{0}}naponski osigurači i njihovi keramički strukturni dijelovi također igraju ulogu u fotonaponskoj istosmjernoj zaštiti. Keramičko kućište za osigurač može osigurati izolacijsko kućište i mehaničku potporu za element osigurača i izdržati odgovarajuće toplinsko i mehaničko naprezanje tijekom-procesa prekida kvara.

 

 

Aluminijeva keramika ima zrelu industrijsku proizvodnu osnovu. Njegov materijalni sustav je stabilan, njegov trošak se relativno može kontrolirati, a može proizvoditi složene strukture kroz različite postupke kalupljenja i sinteriranja. Stoga ima širok raspon primjena u području nove energije i električnih uređaja.

 

U novim visokonaponskim -naponskim osiguračima za vozila, aluminijeva keramička izolacijska cijev za osigurač može se koristiti za izolaciju i izolaciju između različitih vodljivih dijelova. Za automobilske sustave zaštite s višim razinama napona, keramičke cijevi također moraju zadovoljiti sveobuhvatne zahtjeve kao što su puzna staza, električni zazor, otpornost na toplinske udare i mehanički sklop.

 

Za visoko{0}}naponske automobilske osigurače, čistoća materijala također utječe na dielektrična svojstva i mehaničku stabilnost proizvoda. 95% Aluminijeva keramička cijev za visokonaponski osigurač jedan je od uobičajenih oblika primjene aluminijeve keramike. Specifični sustav materijala treba uskladiti prema radnom naponu, temperaturi, strukturnoj veličini i procesu proizvodnje.

 

S razvojem automobilskih visoko{0}}naponskih platformi, okruženje s kojim se suočava aluminijska keramička cijev za visoko-naponske automobilske osigurače postalo je složenije, uključujući visoko-frekventno prebacivanje, strujne udare, temperaturne cikluse i mehaničke vibracije. Stoga samo poboljšanje izolacijske čvrstoće keramičkih materijala nije dovoljno za ispunjavanje zahtjeva. Također je potrebno sveobuhvatno optimizirati formulu keramike, gustoću sinteriranja, točnost dimenzija i konstrukcijski dizajn.

 

 

Inteligentni razvoj nove energetske opreme također je potaknuo primjenu keramičkih senzora i funkcionalnih keramičkih materijala. Materijali kao što su cirkonij, piezoelektrična keramika i ferit mogu koristiti svoja posebna električna, toplinska i mehanička svojstva za otkrivanje parametara kao što su temperatura, tlak, koncentracija plina i struja.

 

U okruženjima visoke-temperature, keramički materijali imaju dobru toplinsku stabilnost i mogu se koristiti u zaštitnim strukturama senzora i osjetljivim komponentama. Neki keramički materijali također imaju svojstva piezoelektrične, dielektrične ili magnetoelektrične pretvorbe i mogu se koristiti u senzorskim sustavima u novim energetskim vozilima, industrijskoj kontroli i pametnoj energetskoj opremi.

 

Uz kontinuirani razvoj autonomne vožnje, upravljanja baterijom i sustava za praćenje pohrane energije, zahtjevi za dugoročnu-stabilnošću, anti-ometanjem okoline i dimenzionalnom točnosti senzora i dalje rastu, što također promiče razvoj funkcionalne keramike u smjeru preciznosti i integracije.

 

 

 

Nova energetska oprema obično mora kontinuirano raditi mnogo godina, tako da keramički dijelovi ne mogu zadovoljiti samo početne pokazatelje učinkovitosti, već moraju imati i dobru dugoročnu-pouzdanost. Odabir materijala, postupak kalupljenja, proces sinteriranja, obrada površine i kontrola dimenzija imaju utjecaj na konačnu izvedbu.

 

Za visoko{0}}naponsku izolacijsku keramiku potrebno je usredotočiti se na pokazatelje kao što su dielektrična čvrstoća, volumni otpor, puzna staza i djelomično pražnjenje. Za keramičke konstrukcijske dijelove koji su izloženi mehaničkim opterećenjima, potrebno je usredotočiti se na procjenu čvrstoće na savijanje, žilavosti loma, toplinskog udara i naprezanja pri sklapanju.

 

Osim toga, razlika u koeficijentu toplinskog širenja između keramike i metala također je važno pitanje koje treba uzeti u obzir u inženjerskom projektiranju. Kada oprema prolazi kroz česte cikluse visokih i niskih temperatura, može doći do toplinskog naprezanja između različitih materijala. Ako konstrukcijski dizajn i podudaranje materijala nisu razumni, dugo-ciklično mijenjanje može dovesti do pucanja sučelja, raslojavanja, pa čak i kvara izolacije.

 

Stoga, tijekom procesa razvoja visoko{0}}naponskih izolacijskih komponenti kao što je izolirana keramička cijev u EV osiguračima, potrebno je izvršiti sveobuhvatan dizajn iz više dimenzija materijala, strukture, proizvodnje i verifikacije, a pouzdanost proizvoda ne može se ocjenjivati ​​oslanjajući se samo na indeks učinka jednog materijala.
 

 

Trenutno se nova energetska industrija mijenja od jednostavnog proširenja instaliranog kapaciteta do poboljšanja gustoće snage, učinkovitosti sustava i operativne pouzdanosti. Nova energetska vozila razvijaju se prema platformama visokog-napona od 800 V, sustavi za pohranu energije nadograđuju se prema većoj snazi ​​i duljem vijeku trajanja, a fotonaponski pretvarači nastavljaju poboljšavati učinkovitost pretvorbe i gustoću snage. Ove promjene postavile su nove tehničke zahtjeve za keramičke materijale.

 

U budućnosti, razvojnovi energetski keramički dijeloviposvetit će više pozornosti zajedničkoj optimizaciji izvedbe materijala i konstrukcijskog dizajna. S jedne strane, potrebno je razviti keramičke materijale s većom toplinskom vodljivošću, većom dielektričnom čvrstoćom i boljom toplinskom ekspanzijom; s druge strane, također je potrebno poboljšati konzistentnost dimenzija proizvoda i stabilnost serije kroz precizno oblikovanje, napredno sinteriranje i automatiziranu inspekciju.

 

Istodobno, primjena keramičkih dijelova postupno će se proširiti s tradicionalnih izolacijskih omotača, kućišta i podloga na visoko-naponske spojeve, pakiranja modula napajanja, senzore, osigurače i precizne strukturne dijelove nove energetske opreme. Za -visokonaponske osigurače, keramički materijali ostat će važan sustav materijala u novim energetskim vozilima i zaštitnim sustavima za pohranu energije zbog svojih sveobuhvatnih prednosti u izolaciji, otpornosti na toplinu i strukturnoj potpori.

 

Općenito govoreći, iako keramički dijelovi obično ne sudjeluju izravno u pretvorbi energije, oni obavljaju ključne funkcije kao što su izolacija, odvođenje topline, zaštita, podrška i pouzdana veza. Kontinuiranim razvojem novih energetskih vozila, pohranjivanja energije, fotonaponskih i-naponskih tehnologija energetske elektronike, keramički materijali se pretvaraju iz tradicionalnih pomoćnih materijala u važne osnovne materijale koji utječu na sigurnost, učinkovitost i životni vijek nove energetske opreme.

 

U budućnosti, inovacija keramičke tehnologije usmjerena na visoku pouzdanost, visoku toplinsku vodljivost, visoku izolaciju, laganu i preciznu proizvodnju dodatno će promicati razvoj nove energetske opreme prema visokoj gustoći snage, visokoj učinkovitosti i dugoročnom-pouzdanom radu.