Zvýšení bezpečnosti elektrických vozidel: Role aerogelových izolačních materiálů

S rostoucí celosvětovou vládní podporou vývoje nových energetických vozidel zaznamenala výroba a prodej elektrických vozidel rychlý růst, což vedlo k urychlené industrializaci. Tepelný únik však zůstává významným bezpečnostním problémem prává významným bezpečnostním problémem pro elektrická vozidla, zejména s ohledem na lithium-iontové baterie používané jako jejich zdroj energie. Přebíjení může vést k vysokým teplotám, což má za následek požáry a výbuchy. Pro řešení tohoto problému se aerogelové izolační materiály objevily jako efektivní řešení pro zvýšení bezpečnosti elektrických vozidel.

Výhody aerogelových izolačních materiálů:

Aerogely nabízejí několik klíčových výhod, včetně nízké tepelné vodivosti, vynikajícího izolačního výkonu a nehořlavosti. Ve srovnání s tradičními izolačními materiály poskytují aerogely stejnou úroveň izolační účinnosti pouze s 1/5 až 1/3 tloušťky. Tato vlastnost šetřící místo je zvláště důležitá pro napájecí baterie, protože umožňuje lepší kontrolu a řízerí teploty, zvýšený výkon a stabilnější teploty. Aerogelové izolační materiály fungují jako izolace a ohnivzdorné bariéry a poskytují uživatelům a cestujícím další čas na evakuaci a hašení požárů.

Aplikace aerogelových izolačních materiálů v elektrických vozidlech:

Aerogelové izolační materiály nacházejí uplatnění v různých aspektech nových energetických vozidel, jako je izolace a zpomalení hoření mezi články baterie, izolace a tlumení nárazů mezi moduly a kryty, vnější vrstvy ochrany proti chladu pro bateriové boxy a vrstvy izolace pro vysoké teploty. Zaměřme se na aerogelové izolační podložky používané pro napájecí baterie a prozkoumáme jejich klíčové ukazatele výkonu.

Výkonové požadavky na izolační podložky Aerogel:

Podle standardu skupiny T/CSTM 00193-2020 pro aerogelové izolační podložky používané v lithium-iontových bateriích patří mezi hlavní požadavky na výkon:

1. Míra odchylky hmotnosti: Neměla by překročit 15 %.

2. Tepelně izolační vlastnosti: Smrštění rozměrů délky a šířky vzorku před a po zkoušce by nemělo přesáhnout 3 %. Teplota na studené straně vzorku by neměla překročit 180 °C do 5 minut od testu.

3. Vertikální vypalování: Mělo by splňovat požadavky na úroveň V0 specifikované v GB/T 2408.

4. Kompresní poměr: Neměl by být menší než 35 % pod tlakem 2 MPa.

5. Pevnost v tahu: Neměla by být menší než 500 kPa ve směru délky i šířky.

6. Izolační výkon: Povrchový tepelný odpor by měl být větší než 500 MΩ a svodový proud by měl být menší než 1 mA.

7. Omezené látky: Měly by splňovat požadavky směrnice 2011/65/EU.

8. Odolnost proti stárnutí: Po stárnutí by míra útlumu pevnosti v tahu neměla překročit 30% a míra změny rozměrů délky a šířky by měla být menší než 1%. Tepelně izolační vlastnosti by měly splňovat požadavky uvedené v tabulce.

Srovnání s tradičními izolačními materiály:

Běžně používané izolační materiály pro napájecí baterie zahrnují pěnu, plastovou pěnu, ultrajemnou skelnou vatu, vysoce křemičitou bavlnu, vakuové izolační panely a aerogel oxidu křemičitého. Ve srovnání s tradičními izolačními podložkami nabízejí aerogelové izolační podložky výhody, jako je zpomalení hoření, odolnost proti vysokým teplotám, nízká tepelná vodivost, žádné vytváření toxických plynů, odolnost proti vodě, odolnost proti vlhkosti, odolnost proti nárazům, nízká hmotnost, nízká cena a tenká tloušťka.

Význam aerogelových izolačních materiálů:

Při použití v modulech lithium-iontových baterií nízká tepelná vodivost aerogelových izolačních podložek účinně blokuje rychlé šíření tepla generovaného během vysokorychlostního nabíjení a vybíjení. V případě tepelného úniku poskytují aerogelové izolační podložky tepelnou izolaci a zpomalují nebo předcházejí nehodám. Pokud se články baterie přehřejí a vzplanou, mohou aerogelové izolační podložky se svými nehořlavými vlastnostmi (splňujícími požadavky úrovně A1) účinně blokovat nebo zpomalovat šíření požáru. Tím je zajištěno, že baterie zůstane nehořlavá a nevýbušná po dobu nejméně 5 minut, což poskytuje dostatek času na evakuaci. Aerogelové izolační podložky tedy hrají zásadní roli při zvyšování bezpečnostního výkonu nových napájecích baterií energetických vozidel.

Závěr:

Navzdory vyšší ceně převažuje vynikající bezpečnostní výkon aerogelových izolačních materiálů nad ostatními tradičními izolačními materiály. Jsou uznávány jako optimální volba pro izolaci napájecích baterií a materiály zpomalující hoření. Vzhledem k tomu, že význam bezpečnosti u nových energetických vozidel stále roste, je nepochybně preferovanou možností použití aerogelových izolačních materiálů, zejména v elektrických autobusech a špičkových nových energetických automobilech s vyššími požadavky na bezpečnost. Odborníci odhadují, že celosvětové prodeje nových energetických vozidel budou do roku 2025 tvořit jednu třetinu celkového prodeje vozidel, což naznačuje slibnou budoucnost aerogelů. Vzhledem k tomu, že rozsah výroby aerogelových materiálů dozrává a rozšiřuje se, očekává se, že ceny budou klesat, což povede ke zvýšenému pronikání na trh a použití v průmyslu nových energetických vozidel.