Povećanje sigurnosti električnih vozila: Uloga izolacijskih materijala aerogela

Uz sve veću potporu globalne vlade za razvoj novih energetskih vozila, proizvodnja i prodaja električnih vozila bilježe brzi rast, što dovodi do ubrzane industrijalizacije. Međutim, toplinski bijeg ostaje značajan sigurnosni problem za električna vozila, posebno s obzirom na litij-ionske baterije koje se koriste kao izvor energije. Pretjerano punjenje može dovesti do visokih temperatura, što može dovesti do požara i eksplozija. Kako bi se riješio ovaj problem, aerogel izolacijski materijali pojavili su se kao učinkovito rješenje za povećanje sigurnosti električnih vozila.

Prednosti aerogel izolacijskih materijala:

Aerogeli nude nekoliko ključnih prednosti, uključujući nisku toplinsku vodljivost, izvrsnu izolacijsku izvedbu i nezapaljivost. U usporedbi s tradicionalnim izolacijskim materijalima, aerogeli pružaju istu razinu učinkovitosti izolacije sa samo 1/5 do 1/3 debljine. Ovaj atribut koji štedi prostor posebno je ključan za električne baterije jer omogućuje poboljšanu kontrolu topline i upravljanje, poboljšane performanse i stabilnije temperature. Izolacijski materijali od aerogela djeluju kao izolacijske i vatrootporne barijere, pružajući korisnicima i putnicima dodatno vrijeme za evakuaciju i gašenje požara.

Primjena aerogel izolacijskih materijala u električnim vozilima:

Aerogel izolacijski materijali nalaze primjenu u različitim aspektima novih energetskih vozila, kao što su izolacija i otpornost na plamen između baterijskih ćelija, izolacija i amortizacija udaraca između modula i kućišta, vanjski slojevi za zaštitu od hladnoće za kutije baterija i izolacijski slojevi za visoke temperature. Usredotočimo se na izolacijske jastučiće od aerogela koji se koriste za baterije i ispitajmo njihove ključne pokazatelje učinkovitosti.

Zahtjevi izvedbe za izolacijske jastučiće od aerogela:

Prema standardu grupe T/CSTM 00193-2020 za izolacijske jastučiće od aerogela koji se koriste u litij-ionskim baterijama, glavni zahtjevi za performanse uključuju:

1. Stopa odstupanja mase: ne smije premašiti 15%.

2. Učinak toplinske izolacije: Skupljanje dimenzija duljine i širine uzorka prije i nakon ispitivanja ne bi smjelo prelaziti 3%. Temperatura na hladnoj strani uzorka ne smije prijeći 180°C unutar 5 minuta od ispitivanja.

3. Vertikalno gorenje: Treba zadovoljiti zahtjeve razine V0 navedene u GB/T 2408.

4. Omjer kompresije: Ne smije biti manji od 35% pod tlakom od 2 MPa.

5. Vlačna čvrstoća: Ne smije biti manja od 500 kPa u smjeru dužine i širine.

6. Izolacijska svojstva: Površinski toplinski otpor treba biti veći od 500 MΩ, a struja curenja manja od 1 mA.

7. Ograničene tvari: Trebaju biti u skladu sa zahtjevima Direktive 2011/65/EU.

8. Otpornost na starenje: Nakon starenja, stopa slabljenja vlačne čvrstoće ne bi trebala prelaziti 30%, a stopa varijacije dimenzija duljine i širine trebala bi biti manja od 1%. Učinak toplinske izolacije treba zadovoljiti zahtjeve navedene u tablici.

Usporedba s tradicionalnim izolacijskim materijalima:

Uobičajeno korišteni izolacijski materijali za baterije uključuju pjenu, plastičnu pjenu, ultra-finu staklenu vunu, pamuk s visokim sadržajem silicijevog dioksida, vakuumske izolacijske ploče i aerogel silicijevog dioksida. U usporedbi s tradicionalnim izolacijskim jastučićima, izolacijski jastučići od aerogela nude prednosti kao što su usporavanje plamena, otpornost na visoke temperature, niska toplinska vodljivost, bez stvaranja toksičnih plinova, otpornost na vodu, otpornost na vlagu, otpornost na udarce, lagana težina, niska cijena i tanka debljina.

Značaj izolacijskih materijala od aerogela:

Kada se primjenjuje u modulima litij-ionskih baterija, niska toplinska vodljivost izolacijskih jastučića od aerogela učinkovito blokira brzu difuziju topline koja se stvara tijekom brzog punjenja i pražnjenja. U slučaju toplinskog odlaska, izolacijski jastučići od aerogela pružaju toplinsku izolaciju, odgađajući ili sprječavajući nesreće. Ako se ćelije baterije pregriju i zapale, izolacijski jastučići od aerogela, sa svojim nezapaljivim svojstvima (u skladu sa zahtjevima razine A1), mogu učinkovito blokirati ili odgoditi širenje požara. Ovo osigurava da baterija ostane nezapaljiva i neeksplozivna najmanje 5 minuta, osiguravajući dovoljno vremena za evakuaciju. Stoga izolacijski jastučići od aerogela igraju ključnu ulogu u poboljšanju sigurnosnih performansi novih energetskih baterijskih sklopova za vozila.

Zaključak:

Unatoč višoj cijeni, vrhunska sigurnosna izvedba aerogel izolacijskih materijala nadmašuje one drugih tradicionalnih izolacijskih materijala. Prepoznati su kao optimalan izbor za izolaciju baterija i materijale koji usporavaju plamen. Kako važnost sigurnosti u novim energetskim vozilima nastavlja rasti, primjena izolacijskih materijala od aerogela, osobito u električnim autobusima i vrhunskim novim energetskim automobilima s višim sigurnosnim zahtjevima, nedvojbeno je preferirana opcija. Stručnjaci procjenjuju da će globalna prodaja novih energetskih vozila činiti jednu trećinu ukupne prodaje vozila do 2025., što ukazuje na obećavajuću budućnost za aerogelove. Kako proizvodna ljestvica aerogel materijala sazrijeva i raste, očekuje se pad cijena, što će dovesti do povećanog prodora na tržište i primjene u industriji novih energetskih vozila.