Elektrisõidukite ohutuse suurendamine: Airgeli isolatsioonimaterjalide roll

Uute energiasõidukite arendamisele üha suureneva ülemaailmse toetusega on elektrisõidukite tootmine ja müük olnud kiire kasv, mis viib kiirendatud industrialiseerimiseni. Termiline põgenemine on aga elektrisõidukite jaoks oluline ohutusprobleem, eriti nende energiaallikana kasutatavate liitium-ioonpatareide osas. Ülelaadimine võib põhjustada kõrgeid temperatuure, põhjustades tulekahjusid ja plahvatusi. Selle probleemiga tegelemiseks on AirGeli isolatsioonimaterjalid muutunud tõhusaks lahenduseks elektrisõidukite ohutuse suurendamiseks.

Airgeli isolatsioonimaterjalide eelised:

Aerogeelid pakuvad mitmeid peamisi eeliseid, sealhulgas madala soojusjuhtivuse, suurepärase soojustuse jõudluse ja mittepõletiku. Võrreldes traditsiooniliste isolatsioonimaterjalidega pakuvad lennundused sama isolatsiooni efektiivsust, paksusest ainult 1/5 kuni 1/3. See ruumi kokkuhoiu atribuut on eriti oluline toitepatareide jaoks, kuna see võimaldab paremat termilist juhtimist ja majandamist, täiustatud jõudlust ja stabiilsemat temperatuuri. Airgeli isolatsioonimaterjalid toimivad isolatsioonina ja tulekindlad tõkked, pakkudes kasutajatele ja reisijatele lisaaega tulekahjude evakueerimiseks ja kustutamiseks.

Airgeli isolatsioonimaterjalide rakendused elektrisõidukites:

Airgeli isolatsioonimaterjalid leiavad rakenduse uute energiasõidukite erinevates aspektides, näiteks isolatsioon ja leegi aeglustumine akurakkude vahel, isolatsioon ja löögi imendumine moodulite ja korpuste vahel, välised külmakaitsekihid akukastide jaoks ning kõrge temperatuuriga isolatsioonikihid. Keskendume Airgeli isolatsioonipadjadele, mida kasutatakse toiteakude jaoks ja uurime nende peamisi jõudlusnäitajaid.

Airgeli isolatsioonipadjade jõudlusnõuded:

Vastavalt liitium-ioon-võimsuse akudes kasutatavate Airgeli isolatsioonipadjade rühma T/CSTM 00193-2020 grupi standardile hõlmab peamisi jõudlusnõudeid:

1. massihälbe määr: ei tohiks ületada 15%.

2. Termiline isolatsiooni jõudlus: proovi pikkuse ja laiuse mõõtmete kokkutõmbumine enne ja pärast testi ei tohiks ületada 3%. Proovi külma küljel olev temperatuur ei tohiks 5 minuti jooksul pärast testi ületada 180 ° C.

3. vertikaalne põletamine: peaks vastama GB/T 2408 määratud V0 taseme nõuetele.

4. Surusuhe: ei tohiks olla väiksem kui 35% rõhu all 2 MPa.

5. tõmbetugevus: nii pikkuses kui ka laiuses suunas peaks olema vähemalt 500 kPa.

6. Isolatsiooni jõudlus: pinna soojustakistus peaks olema suurem kui 500 MΩ ja lekkevool peaks olema väiksem kui 1 mA.

7. Piiratud ained: peaks vastama direktiivi 2011/65/EL nõuetele.

8. Vananemiskindlus: Pärast vananemist ei tohiks tõmbetugevuse sumbumise määr ületada 30%ning pikkuse ja laiuse mõõtmete variatsiooni määr peaks olema väiksem kui 1%. Termiline isolatsiooni jõudlus peaks vastama tabelis määratletud nõuetele.

Võrdlus traditsiooniliste isolatsioonimaterjalidega:

Toitepatareide jaoks tavaliselt kasutatavad isolatsioonimaterjalid hõlmavad vahtu, plastist vahtu, ülikerget klaasvill, kõrge räpilise puuvilla, vaakumisolatsioonipaneelide ja ränidioksiidi õhugeel. Võrreldes traditsiooniliste isolatsioonipadjadega pakuvad Airgeli isolatsioonipadjad eeliseid nagu leegi aeglustumine, kõrgtemperatuuriga vastupidavus, madal soojusjuhtivus, toksiline gaasi tekitamine, veekindlus, niiskuskindlus, šokikindlus, kerge, kerge hind ja õhuke paksus.

Airgeli isolatsioonimaterjalide olulisus:

Liitium-ioonvõimsuse aku moodulites rakendamisel blokeerib õhugeli isolatsioonipadjade madal soojusjuhtivus tõhusalt kõrge kiiruse laadimise ja tühjendamise ajal tekkiva soojuse kiire difusiooni. Termilise põgenemise korral pakuvad Airgeli isolatsioonipadjad termilist isolatsiooni, viivitades või ennetades õnnetusi. Kui akuelemendid muutuvad ülekuumenemiseks ja süttib, saavad õhugeli isolatsioonipadjad, millel on nende mittepõletavad omadused (vastavad A1 taseme nõuetele), tulekahju leviku tõhusalt blokeerida või edasi lükata. See tagab, et aku pakk jääb vähemalt 5 minutit mittesisaldamatuks ja plahvatusohtlikuks, pakkudes piisavalt aega evakueerimiseks. Seega mängivad Airgeli isolatsioonipadjad olulist rolli uute energiasõidukite toitepatareide turvalisuse suurendamisel.

Järeldus:

Hoolimata kõrgematest kuludest kaalub Airgeli isolatsioonimaterjalide parem ohutusvõimsus üles teiste traditsiooniliste isolatsioonimaterjalide oma. Neid peetakse optimaalseks valikuks aku isolatsiooni ja leegi aeglustavate materjalide jaoks. Kuna ohutuse tähtsus uutes energiasõidukites kasvab jätkuvalt, on Airgeli isolatsioonimaterjalide kasutamine, eriti elektribussides ja kõrgemate ohutusnõuetega tipptasemel energiaautode puhul, kahtlemata eelistatud variant. Ekspertide hinnangul moodustab uute energiasõidukite ülemaailmne müük 2025. aastaks ühe kolmandiku sõidukite kogumüügist, mis näitab aerogeelide paljutõotavat tulevikku. Kuna Airgeli materjalide tootmisskaala küpseb ja laieneb, loodetakse hinnad väheneda, mis suurendab turu levikut ja rakendamist uues energiasõidukite tööstuses.