Améliorer la sécurité des véhicules électriques : le rôle des matériaux isolants Aerogel

Avec le soutien croissant des gouvernements mondiaux au développement de véhicules à énergie nouvelle, la production et la vente de véhicules électriques ont connu une croissance rapide, conduisant à une industrialisation accélérée. Cependant, l’emballement thermique reste un problème de sécurité important pour les véhicules électriques, notamment en ce qui concerne les batteries lithium-ion utilisées comme source d’énergie. Une surcharge peut entraîner des températures élevées, entraînant des incendies et des explosions. Pour résoudre ce problème, les matériaux isolants en aérogel se sont imposés comme une solution efficace pour améliorer la sécurité des véhicules électriques.

Avantages des matériaux isolants Aerogel :

Les aérogels offrent plusieurs avantages clés, notamment une faible conductivité thermique, d'excellentes performances d'isolation et une incombustibilité. Par rapport aux matériaux isolants traditionnels, les aérogels offrent le même niveau d’efficacité isolante avec seulement 1/5 à 1/3 de l’épaisseur. Cet attribut d'économie d'espace est particulièrement crucial pour les batteries électriques car il permet un contrôle et une gestion thermique améliorés, des performances améliorées et des températures plus stables. Les matériaux isolants Aerogel agissent comme des barrières isolantes et résistantes au feu, offrant aux utilisateurs et aux passagers plus de temps pour évacuer et éteindre les incendies.

Applications des matériaux isolants Aerogel dans les véhicules électriques :

Les matériaux isolants aérogel trouvent des applications dans divers aspects des véhicules à énergies nouvelles, tels que l'isolation et l'ignifugation entre les cellules de batterie, l'isolation et l'absorption des chocs entre les modules et les boîtiers, les couches externes de protection contre le froid pour les boîtiers de batterie et les couches d'isolation haute température. Concentrons-nous sur les coussinets isolants en aérogel utilisés pour les batteries électriques et examinons leurs indicateurs de performance clés.

Exigences de performance pour les coussinets isolants Aerogel :

Selon la norme de groupe T/CSTM 00193-2020 pour les coussinets isolants en aérogel utilisés dans les batteries au lithium-ion, les principales exigences de performance comprennent :

1. Taux d’écart de masse : ne doit pas dépasser 15 %.

2. Performances d'isolation thermique : Le retrait des dimensions de longueur et de largeur de l'échantillon avant et après l'essai ne doit pas dépasser 3 %. La température du côté froid de l’échantillon ne doit pas dépasser 180°C dans les 5 minutes suivant le test.

3. Combustion verticale : doit répondre aux exigences de niveau V0 spécifiées dans GB/T 2408.

4. Taux de compression : ne doit pas être inférieur à 35 % sous une pression de 2 MPa.

5. Résistance à la traction : Ne doit pas être inférieure à 500 kPa dans le sens de la longueur et de la largeur.

6. Performances d'isolation : la résistance thermique de surface doit être supérieure à 500 MΩ et le courant de fuite doit être inférieur à 1 mA.

7. Substances restreintes : doivent être conformes aux exigences de la directive 2011/65/UE.

8. Résistance au vieillissement : Après vieillissement, le taux d'atténuation de la résistance à la traction ne doit pas dépasser 30 % et le taux de variation des dimensions de longueur et de largeur doit être inférieur à 1 %. Les performances d'isolation thermique doivent répondre aux exigences spécifiées dans le tableau.

Comparaison avec les matériaux d'isolation traditionnels :

Les matériaux d'isolation couramment utilisés pour les batteries électriques comprennent la mousse, la mousse plastique, la laine de verre ultrafine, le coton à haute teneur en silice, les panneaux isolants sous vide et l'aérogel de silice. Par rapport aux coussinets isolants traditionnels, les coussinets isolants en aérogel offrent des avantages tels qu'un caractère ignifuge, une résistance aux températures élevées, une faible conductivité thermique, aucune génération de gaz toxiques, une résistance à l'eau, une résistance à l'humidité, une résistance aux chocs, un poids léger, un faible coût et une épaisseur fine.

Importance des matériaux d’isolation Aerogel :

Lorsqu'elle est appliquée dans des modules de batterie lithium-ion, la faible conductivité thermique des coussinets isolants en aérogel bloque efficacement la diffusion rapide de la chaleur générée lors d'une charge et d'une décharge à haut débit. En cas d'emballement thermique, les coussinets isolants en aérogel assurent une isolation thermique, retardant ou prévenant les accidents. Si les cellules de la batterie surchauffent et prennent feu, les coussinets isolants en aérogel, grâce à leurs propriétés incombustibles (conformes aux exigences du niveau A1), peuvent bloquer ou retarder efficacement la propagation du feu. Cela garantit que la batterie reste ininflammable et non explosive pendant au moins 5 minutes, ce qui laisse suffisamment de temps pour l'évacuation. Ainsi, les coussinets isolants en aérogel jouent un rôle essentiel dans l’amélioration des performances de sécurité des batteries de véhicules à énergie nouvelle.

Conclusion:

Malgré leur coût plus élevé, les performances de sécurité supérieures des matériaux isolants aérogel dépassent celles des autres matériaux isolants traditionnels. Ils sont reconnus comme le choix optimal pour l’isolation des batteries électriques et les matériaux ignifuges. Alors que l'importance de la sécurité dans les véhicules à énergies nouvelles continue de croître, l'application de matériaux isolants aérogel, en particulier dans les bus électriques et les voitures haut de gamme à énergies nouvelles avec des exigences de sécurité plus élevées, est sans aucun doute l'option privilégiée. Les experts estiment que les ventes mondiales de véhicules à énergies nouvelles représenteront un tiers des ventes totales de véhicules d’ici 2025, ce qui laisse présager un avenir prometteur pour les aérogels. À mesure que l’échelle de production des matériaux d’aérogel mûrit et s’étend, les prix devraient diminuer, entraînant une pénétration accrue du marché et une application accrue dans l’industrie des véhicules à énergie nouvelle.