Comment le caoutchouc de silicone céramifiable protège-t-il les batteries des véhicules électriques contre l’emballement thermique ?         

L'isolation polymère ordinaire peut perdre son intégrité mécanique en cas d'emballement thermique important de la batterie, exposant potentiellement les cellules, les barres omnibus ou les composants du boîtier adjacents à la chaleur et aux flammes.

Le silicone céramifiable résout ce problème en se transformant sous une chaleur intense en un résidu protecteur plus semblable à de la céramique. Avant un événement thermique, il peut offrir la flexibilité et la transformabilité associées au silicone ; sous une chaleur intense, le matériau est formulé pour former une structure inorganique protectrice qui aide à maintenir une barrière.

Cela rend le caoutchouc de silicone céramique et le ruban de silicone céramifiable particulièrement intéressants pour la protection incendie des batteries de véhicules électriques, où la flexibilité lors de l'assemblage et la rétention de la barrière en cas de chaleur extrême sont toutes deux requises.

Que se passe-t-il lorsque le silicone céramifiable est exposé au feu ?

Si une couche d’isolation brûle ou perd son intégrité, la chaleur et les flammes peuvent se propager plus directement vers les composants voisins de la batterie.

Le silicone céramifiable est formulé pour créer une couche protectrice semblable à de la céramique lorsqu'il est exposé à une chaleur suffisamment intense. WACKER a décrit le développement de la protection incendie des batteries en utilisant des mélanges de caoutchouc de silicone appliqués à l'intérieur des boîtiers de batteries qui se céramiquent lorsqu'ils sont exposés à la chaleur.^[1]

La distinction importante est que la céramification n’est pas la même chose que l’ignifugation ordinaire. Un polymère ignifuge est conçu pour limiter le comportement en combustion ; un système céramifiable est en outre conçu pour former un résidu protecteur plus cohérent lors d'une exposition thermique extrême.

Où le caoutchouc de silicone céramique peut-il être utilisé dans une batterie de véhicule électrique ?

Utiliser du silicone céramifiable uniquement comme feuille générique peut perdre sa capacité à résoudre différents problèmes mécaniques et thermiques autour de l'emballage.

Faites correspondre le format du matériau à l'emplacement. Les applications potentielles comprennent les plots de cellule à cellule, les limites de modules, la protection du couvercle du pack, les joints coupe-feu et l'isolation autour de composants électriques sélectionnés.

Saint-Gobain répertorie les produits en caoutchouc de silicone céramifiable et en éponge pour les applications d'emballement thermique, notamment les tampons TRP de cellule à cellule, la protection du couvercle supérieur et l'étanchéité des compartiments coupe-feu.^[2]

Le ruban de silicone céramifiable peut également être utile lorsqu'un format d'isolation conformable est requis, mais il ne faut pas supposer que le ruban, la feuille, l'éponge et le silicone moulé ont un comportement au feu identique.

Le silicone céramifiable peut-il arrêter la propagation de l’emballement thermique ?

Qualifier n'importe quel silicone résistant au feu de « solution d'emballement thermique » complète peut créer un écart dangereux entre les tests de matériaux et les performances au niveau du pack.

Considérez le silicone céramifiable comme un élément d’une stratégie de propagation au niveau du système. L'emplacement des barrières, leur épaisseur, la direction de l'évent, l'espacement des cellules, les structures de refroidissement et la conception de l'enceinte sont toujours importants.

L'emballement thermique peut exposer les matériaux à des températures, des pressions, des flammes et des particules éjectées élevées. UL Solutions évalue donc les matériaux des boîtiers de batterie sous des contraintes thermiques et mécaniques combinées plutôt que de se fier uniquement à un indice d'inflammabilité conventionnel.^[3]

Que doivent vérifier les ingénieurs avant de sélectionner le silicone céramifiable ?

Choisir un matériau parce que sa fiche technique indique « formage céramique » ne prouve pas qu'il survivra au scénario de panne réel de votre batterie.

Examinez le matériau fini à l’épaisseur et aux conditions de compression requises. Vérifiez les propriétés diélectriques, le comportement à la compression, l'adhérence le cas échéant, l'exposition thermique, l'intégrité des résidus de céramique et la compatibilité avec les composants environnants de la batterie.

Besoin d'une pièce d'isolation de batterie céramifiable personnalisée ?

Envoyez à Fuqiang le dessin de votre batterie, l'épaisseur du matériau, l'emplacement de la cellule ou du module, les exigences de compression et la géométrie découpée. Notre équipe d’ingénierie peut examiner les options de format de feuille, de bloc ou de bande et préparer des échantillons pour validation.

FAQ

Qu'est-ce que le caoutchouc de silicone céramifiable ?

Il s'agit d'un matériau à base de silicone formulé pour développer une structure protectrice semblable à la céramique lorsqu'il est exposé à une chaleur intense ou à un incendie.

Le silicone céramifiant est-il la même chose que le silicone ignifuge ?

Non. L'ignifugation décrit le comportement de combustion, tandis que la céramification décrit la capacité du matériau à former un résidu protecteur de type céramique sous une exposition thermique sévère.

Où le silicone céramifiable est-il utilisé dans les batteries de véhicules électriques ?

Les applications peuvent inclure les barrières cellulaires, l'isolation des modules, la protection du couvercle du pack, les joints de compartiment coupe-feu et d'autres zones nécessitant une isolation flexible avant un événement thermique et une rétention améliorée de la barrière pendant l'exposition à la chaleur.

A quoi sert le ruban silicone céramifiable ?

Il peut fournir une isolation électrique ou thermique conforme et résistante au feu autour de géométries où un format de ruban flexible est plus pratique qu'une feuille rigide.

Le caoutchouc de silicone céramique empêche-t-il l'emballement thermique d'une cellule de batterie ?

Non. Cela n’empêche pas la défaillance électrochimique de la cellule initiatrice. Son objectif est d'aider à gérer l'exposition à la chaleur et au feu et à réduire les risques de propagation lorsqu'il est intégré dans un système de batterie correctement conçu.

Une perspective de 15 ans sur les faisceaux de câbles automobiles et l’isolation des batteries

Après 15 ans de travail dans le domaine de l'isolation électrique automobile et des systèmes de faisceaux de câbles, je considère le silicone céramifiable comme précieux car il peut remplir une fonction en fonctionnement normal et une autre en cas de chaleur extrême. La clé est de valider la pièce finie réelle plutôt que de se fier aux mots « formage de la céramique » dans la description du matériau.

Références faisant autorité

[1] WACKER — Matériaux silicone et protection incendie des batteries céramifiantes

[2] Saint-Gobain — Protection incendie des batteries de véhicules électriques en silicone céramifiable

[3] Solutions UL – Contrôle des matériaux du boîtier de batterie selon UL 2596