עם התמיכה ההולכת וגוברת של הממשלה העולמית בפיתוח רכבי אנרגיה חדשים, ייצור ומכירות של כלי רכב חשמליים היו עדים לצמיחה מהירה, מה שהוביל לתיעוש מואץ. עם זאת, בורח תרמי נותר דאגה בטיחותית משמעותית לרכבים חשמליים, במיוחד ביחס לסוללות ליתיום-יון המשמשות כמקור הכוח שלהן. טעינת יתר עלולה להוביל לטמפרטורות גבוהות, וכתוצאה מכך שריפות ופיצוצים. כדי להתמודד עם בעיה זו, חומרי בידוד Airgel התגלו כפתרון יעיל לשיפור בטיחות כלי הרכב החשמליים.
יתרונות של חומרי בידוד Airgel:
Aerogels מציעים מספר יתרונות עיקריים, כולל מוליכות תרמית נמוכה, ביצועי בידוד מצוינים ואי-יכולת. בהשוואה לחומרי בידוד מסורתיים, אווירוגלים מספקים את אותה רמת יעילות בידוד עם 1/5 עד 1/3 מהעובי בלבד. תכונה חוסכת חלל זו מכריעה במיוחד לסוללות כוח שכן היא מאפשרת שליטה וניהול תרמי משופרים, ביצועים משופרים וטמפרטורות יציבות יותר. חומרי בידוד Airgel פועלים כבידוד וחסמים עמידים בפני אש, ומספקים למשתמשים ולנוסעים זמן נוסף לפינוי ולכיבוי שריפות.
יישומים של חומרי בידוד Airgel ברכבים חשמליים:
חומרי בידוד Airgel מוצאים יישום בהיבטים שונים של רכבי אנרגיה חדשים, כגון בידוד ועיבוד להבה בין תאי סוללה, בידוד וספיגת זעזועים בין מודולים ומארזים, שכבות הגנה קרה חיצונית לתיבות סוללות ושכבות בידוד בטמפרטורה גבוהה. בואו נתמקד ברפידות בידוד Airgel המשמשות לסוללות כוח ונבחן את מחוון הביצועים העיקרי שלהן.
דרישות ביצועים עבור רפידות בידוד Airgel:
על פי T/CSTM 00193-2020 תקן קבוצתי עבור רפידות בידוד Airgel המשמשות בסוללות כוח ליתיום-יון, דרישות הביצוע העיקריות כוללות:
1. שיעור סטיית המונים: לא יעלה על 15%.
2. ביצועי בידוד תרמי: הצטמקות מידות אורך הדגימה ורוחב לפני ואחרי הבדיקה לא צריכה לעלות על 3%. הטמפרטורה בצד הקור של הדגימה לא צריכה לעלות על 180 מעלות צלזיוס תוך 5 דקות מהבדיקה.
3. צריבה אנכית: צריך לעמוד בדרישות רמת ה- V0 שצוינו ב- GB/T 2408.
4 יחס דחיסה: לא אמור להיות פחות מ- 35% בלחץ של 2 מגה -א -פ'ש.
5. חוזק מתיחה: צריך להיות לא פחות מ- 500 kPa בכיווני האורך והרוחב כאחד.
6. ביצועי הבידוד: ההתנגדות התרמית לפני השטח צריכה להיות גדולה מ- 500 MΩ, וזרם הדליפה צריך להיות פחות מ- 1 mA.
7. חומרים מוגבלים: צריכים לעמוד בדרישות ההנחיה 2011/65/האיחוד האירופי.
8. התנגדות הזדקנות: לאחר הזדקנות, שיעור הנחתת חוזק המתיחה לא אמור לעלות על 30%, ושיעור השונות של מידות האורך והרוחב צריך להיות פחות מ -1%. ביצועי הבידוד התרמי צריכים לעמוד בדרישות המפורטות בטבלה.
השוואה עם חומרי בידוד מסורתיים:
חומרי בידוד נפוצים לסוללות חשמל כוללים קצף, קצף פלסטיק, צמר זכוכית אולטרה דלילה, כותנה גבוהה-סיליקה, לוחות בידוד ואקום, ומגוון אוויר סיליקה. בהשוואה לרפידות בידוד מסורתיות, רפידות בידוד Airgel מציעות יתרונות כמו פיגור בעירה, עמידות לטמפרטורה גבוהה, מוליכות תרמית נמוכה, ללא ייצור גז רעיל, עמידות בפני מים, עמידות בפני לחות, עמידות בהלם, משקל קל, עלות נמוכה ועובי דק.
חשיבות של חומרי בידוד Airgel:
כאשר מיושמים במודולי סוללות כוח ליתיום-יון, המוליכות התרמית הנמוכה של רפידות בידוד Airgel חוסמת למעשה את ההתפשטות המהירה של החום שנוצר במהלך טעינה ופריקה גבוהה. במקרה של בורח תרמי, רפידות הבידוד Airgel מספקות בידוד תרמי, עיכוב או מונע תאונות. אם תאי הסוללה מתחממים יתר על המידה ומובלים באש, רפידות הבידוד של Airgel, עם המאפיינים שאינם דליקים שלהם (העומדים בדרישות רמת A1), יכולים לחסום או לעכב ביעילות את התפשטות האש. זה מבטיח כי חבילת הסוללה תישאר לא דלקה ולא נפרדת לפחות 5 דקות, ותספק מספיק זמן לפינוי. לפיכך, רפידות הבידוד של Airgel ממלאות תפקיד חיוני בשיפור ביצועי הבטיחות של חבילות סוללות חשמל לרכב אנרגיה חדשות.
מַסְקָנָה:
למרות העלות הגבוהה יותר, ביצועי הבטיחות המעולים של חומרי בידוד Airgel עולים על חומרי בידוד מסורתיים אחרים. הם מוכרים כבחירה האופטימלית לבידוד סוללות חשמל וחומרים מעכבי להבה. מכיוון שחשיבות הבטיחות ברכבי אנרגיה חדשים ממשיכה לצמוח, יישום חומרי בידוד Airgel, במיוחד באוטובוסים חשמליים ובמכוניות אנרגיה חדשות מתקדמות עם דרישות בטיחות גבוהות יותר, הוא ללא ספק האפשרות המועדפת. מומחים מעריכים כי מכירות גלובליות של רכבי אנרגיה חדשים יהוו לשליש מכלל מכירות הרכב עד שנת 2025, מה שמצביע על עתיד מבטיח עבור אווירוגלים. כאשר סולם הייצור של חומרי Airgel מתבגר ומתרחב, המחירים צפויים לרדת, מה שמוביל להגברת חדירת השוק ויישום בתעשיית רכב האנרגיה החדש.
