افزایش ایمنی وسایل نقلیه الکتریکی: نقش مواد عایق ایروژل

با افزایش حمایت دولت جهانی از توسعه وسایل نقلیه انرژی جدید، تولید و فروش خودروهای الکتریکی شاهد رشد سریعی بوده که منجر به صنعتی شدن شتابان شده است. با این حال، فرار حرارتی یک نگرانی ایمنی قابل توجه برای وسایل نقلیه الکتریکی است، به ویژه با توجه به باتری های لیتیوم یونی که به عنوان منبع انرژی آنها استفاده می شود. شارژ بیش از حد می تواند منجر به دمای بالا و در نتیجه آتش سوزی و انفجار شود. برای مقابله با این موضوع، مواد عایق ایروژل به عنوان یک راه حل موثر برای افزایش ایمنی وسایل نقلیه الکتریکی ظاهر شده اند.

مزایای مواد عایق ایروژل:

آئروژل ها چندین مزیت کلیدی از جمله هدایت حرارتی کم، عملکرد عایق عالی و عدم احتراق را ارائه می دهند. در مقایسه با مواد عایق سنتی، آئروژل ها همان سطح اثر عایق را با تنها 1/5 تا 1/3 ضخامت ارائه می دهند. این ویژگی صرفه جویی در فضا به ویژه برای باتری های قدرت بسیار مهم است زیرا کنترل و مدیریت حرارتی بهبود یافته، عملکرد بهبود یافته و دماهای پایدارتر را امکان پذیر می کند. مواد عایق ایروژل به عنوان عایق و موانع مقاوم در برابر آتش عمل می کنند و به کاربران و مسافران فرصت بیشتری برای تخلیه و خاموش کردن آتش می دهند.

کاربرد مواد عایق ایروژل در وسایل نقلیه الکتریکی:

مواد عایق ایروژل در جنبه‌های مختلف وسایل نقلیه با انرژی جدید، مانند عایق و بازدارندگی شعله بین سلول‌های باتری، عایق و جذب ضربه بین ماژول‌ها و بدنه‌ها، لایه‌های محافظ خارجی در برابر سرما برای جعبه‌های باتری و لایه‌های عایق با دمای بالا کاربرد پیدا می‌کنند. بیایید روی پدهای عایق هواژل مورد استفاده برای باتری های برق تمرکز کنیم و شاخص های عملکرد کلیدی آنها را بررسی کنیم.

الزامات عملکرد برای پدهای عایق ایروژل:

طبق استاندارد گروه T/CSTM 00193-2020 برای پدهای عایق ایروژل مورد استفاده در باتری های لیتیوم یونی، الزامات عملکرد اصلی عبارتند از:

1. نرخ انحراف جرم: نباید بیش از 15٪ باشد.

2. عملکرد عایق حرارتی: انقباض ابعاد طول و عرض نمونه قبل و بعد از آزمایش نباید بیش از 3 درصد باشد. دمای سمت سرد نمونه نباید در عرض 5 دقیقه پس از آزمایش از 180 درجه سانتیگراد تجاوز کند.

3. سوزاندن عمودی: باید الزامات سطح V0 مشخص شده در GB/T 2408 را برآورده کند.

4. نسبت تراکم: در فشار 2 مگاپاسکال نباید کمتر از 35 درصد باشد.

5. استحکام کششی: در هر دو جهت طول و عرض نباید کمتر از 500 کیلو پاسکال باشد.

6. عملکرد عایق: مقاومت حرارتی سطح باید بیشتر از 500 MΩ باشد و جریان نشتی باید کمتر از 1 میلی آمپر باشد.

7. مواد محدود شده: باید با الزامات دستورالعمل 2011/65/EU مطابقت داشته باشد.

8. مقاومت در برابر پیری: پس از پیری، نرخ تضعیف استحکام کششی نباید از 30٪ تجاوز کند و نرخ تغییرات طول و عرض باید کمتر از 1٪ باشد. عملکرد عایق حرارتی باید الزامات مشخص شده در جدول را برآورده کند.

مقایسه با مواد عایق سنتی:

مواد عایق معمولی مورد استفاده برای باتری های برق شامل فوم، فوم پلاستیکی، پشم شیشه بسیار ریز، پنبه با سیلیس بالا، پانل های عایق خلاء و آئروژل سیلیکا است. در مقایسه با پدهای عایق سنتی، لنت های عایق ایروژل مزایایی مانند بازدارندگی در برابر شعله، مقاومت در برابر حرارت بالا، هدایت حرارتی پایین، عدم تولید گاز سمی، مقاومت در برابر آب، مقاومت در برابر رطوبت، مقاومت در برابر ضربه، سبک وزن، هزینه کم و ضخامت نازک را ارائه می دهند.

اهمیت مواد عایق ایروژل:

هنگامی که در ماژول‌های باتری لیتیوم یونی استفاده می‌شود، رسانایی حرارتی پایین پدهای عایق ایروژل به طور موثری از انتشار سریع گرمای تولید شده در طول شارژ و دشارژ با سرعت بالا جلوگیری می‌کند. در صورت فرار حرارتی، پدهای عایق ایروژل، عایق حرارتی را فراهم می کنند و باعث به تاخیر انداختن یا جلوگیری از حوادث می شوند. اگر سلول‌های باتری بیش از حد گرم شوند و آتش بگیرند، پدهای عایق ایروژل با ویژگی‌های غیر قابل احتراق (تطابق با الزامات سطح A1) می‌توانند به طور موثری گسترش آتش را مسدود یا به تاخیر بیندازند. این تضمین می کند که بسته باتری حداقل 5 دقیقه غیر قابل اشتعال و غیر قابل انفجار باقی می ماند و زمان کافی برای تخلیه فراهم می کند. بنابراین، پدهای عایق ایروژل نقش حیاتی در افزایش عملکرد ایمنی بسته‌های باتری انرژی جدید وسایل نقلیه ایفا می‌کنند.

نتیجه گیری:

با وجود هزینه بالاتر، عملکرد ایمنی برتر مواد عایق ایروژل از سایر مواد عایق سنتی بیشتر است. آنها به عنوان انتخاب بهینه برای عایق باتری برق و مواد مقاوم در برابر شعله شناخته می شوند. از آنجایی که اهمیت ایمنی در وسایل نقلیه انرژی جدید همچنان در حال افزایش است، استفاده از مواد عایق ایروژل، به ویژه در اتوبوس های برقی و خودروهای با انرژی جدید پیشرفته با الزامات ایمنی بالاتر، بدون شک گزینه ارجح است. کارشناسان تخمین می زنند که فروش جهانی خودروهای انرژی جدید تا سال 2025 یک سوم کل فروش خودرو را به خود اختصاص خواهد داد که نشان دهنده آینده امیدوارکننده ای برای آئروژل ها است. همانطور که مقیاس تولید مواد ایروژل بالغ و گسترش می یابد، انتظار می رود قیمت ها کاهش یابد و منجر به افزایش نفوذ بازار و کاربرد در صنعت خودروهای انرژی جدید شود.