Forbedring af sikkerheden i elektriske køretøjer: Aerogel-isoleringsmaterialers rolle

Med den stigende globale regeringsstøtte til udvikling af nye energikøretøjer har produktionen og salget af elektriske køretøjer været vidne til hurtig vækst, hvilket har ført til accelereret industrialisering. Termisk løbsk er dog fortsat et væsentligt sikkerhedsproblem for elektriske køretøjer, især med hensyn til lithium-ion-batterier, der bruges som deres strømkilde. Overopladning kan føre til høje temperaturer, hvilket resulterer i brande og eksplosioner. For at løse dette problem er aerogel-isoleringsmaterialer dukket op som en effektiv løsning til at forbedre sikkerheden for elektriske køretøjer.

Fordele ved Aerogel-isoleringsmaterialer:

Aerogel tilbyder flere vigtige fordele, herunder lav varmeledningsevne, fremragende isoleringsevne og ikke-brændbarhed. Sammenlignet med traditionelle isoleringsmaterialer giver aerogel det samme niveau af isoleringseffektivitet med kun 1/5 til 1/3 af tykkelsen. Denne pladsbesparende egenskab er især afgørende for strømbatterier, da den muliggør forbedret termisk kontrol og styring, forbedret ydeevne og mere stabile temperaturer. Aerogel-isoleringsmaterialer fungerer som isolering og brandsikre barrierer, der giver brugere og passagerer ekstra tid til at evakuere og slukke brande.

Anvendelser af Aerogel-isoleringsmaterialer i elektriske køretøjer:

Aerogel-isoleringsmaterialer finder anvendelse i forskellige aspekter af nye energikøretøjer, såsom isolering og flammehæmning mellem battericeller, isolering og stødabsorbering mellem moduler og huse, eksterne kuldebeskyttelseslag til batteribokse og højtemperaturisoleringslag. Lad os fokusere på aerogel-isoleringspuder, der bruges til strømbatterier, og undersøge deres vigtigste præstationsindikatorer.

Ydeevnekrav til Aerogel-isoleringspuder:

I henhold til T/CSTM 00193-2020 Group Standard for Aerogel-isoleringspuder, der bruges i lithium-ion-strømbatterier, omfatter de vigtigste ydeevnekrav:

1. Masseafvigelsesrate: Bør ikke overstige 15 %.

2. Termisk isoleringsevne: Krympningen af ​​prøvens længde- og breddedimensioner før og efter testen bør ikke overstige 3 %. Temperaturen på den kolde side af prøven bør ikke overstige 180°C inden for 5 minutter efter testen.

3. Lodret brænding: Bør opfylde kravene til V0-niveau specificeret i GB/T 2408.

4. Kompressionsforhold: Bør ikke være mindre end 35 % under et tryk på 2 MPa.

5. Trækstyrke: Bør ikke være mindre end 500 kPa i både længde- og bredderetningen.

6. Isoleringsydelse: Overflade termisk modstand skal være større end 500 MΩ, og lækstrømmen skal være mindre end 1 mA.

7. Begrænsede stoffer: Bør overholde kravene i direktiv 2011/65/EU.

8. Ældningsmodstand: Efter ældning bør trækstyrkedæmpningsraten ikke overstige 30%, og længde- og breddedimensionernes variationshastighed bør være mindre end 1%. Den termiske isoleringsevne skal opfylde kravene i tabellen.

Sammenligning med traditionelle isoleringsmaterialer:

Almindeligt anvendte isoleringsmaterialer til strømbatterier omfatter skum, plastikskum, ultrafint glasuld, bomuld med høj silica, vakuumisoleringspaneler og silicaaerogel. Sammenlignet med traditionelle isoleringspuder tilbyder aerogel-isoleringspuder fordele såsom flammehæmning, høj temperaturbestandighed, lav termisk ledningsevne, ingen giftig gasdannelse, vandmodstand, fugtbestandighed, stødbestandighed, letvægts, lav pris og tynd tykkelse.

Betydningen af ​​Aerogel-isoleringsmaterialer:

Når den anvendes i lithium-ion-batterimoduler, blokerer den lave termiske ledningsevne af aerogel-isoleringspuder effektivt den hurtige diffusion af varme, der genereres under højhastighedsopladning og -afladning. I tilfælde af termisk løbsk giver aerogel-isoleringspuderne varmeisolering, forsinker eller forhindrer ulykker. Hvis battericellerne bliver overophedede og går i brand, kan aerogel-isoleringspuderne med deres ikke-brændbare egenskaber (der overholder kravene til A1-niveau) effektivt blokere eller forsinke spredningen af ​​brand. Dette sikrer, at batteripakken forbliver ikke-brændbar og ikke-eksplosiv i mindst 5 minutter, hvilket giver tilstrækkelig tid til evakuering. Aerogel-isoleringspuder spiller således en afgørende rolle i at forbedre sikkerhedsydelsen af ​​nye batteripakker til energikøretøjer.

Konklusion:

På trods af de højere omkostninger opvejer den overlegne sikkerhedsydelse af aerogel-isoleringsmaterialer den for andre traditionelle isoleringsmaterialer. De er anerkendt som det optimale valg til batteriisolering og flammehæmmende materialer. Da vigtigheden af ​​sikkerhed i nye energikøretøjer fortsætter med at vokse, er anvendelsen af ​​aerogel-isoleringsmaterialer, især i elektriske busser og high-end nye energibiler med højere sikkerhedskrav, uden tvivl den foretrukne mulighed. Eksperter vurderer, at det globale salg af nye energibiler vil udgøre en tredjedel af det samlede bilsalg i 2025, hvilket indikerer en lovende fremtid for aerogel. Efterhånden som produktionsskalaen af ​​aerogelmaterialer modnes og udvides, forventes priserne at falde, hvilket fører til øget markedspenetration og anvendelse i den nye energikøretøjsindustri.