Miglioramento della sicurezza dei veicoli elettrici: il ruolo dei materiali isolanti airgel

Con il crescente sostegno del governo globale per lo sviluppo di nuovi veicoli energetici, la produzione e le vendite di veicoli elettrici hanno assistito a una rapida crescita, portando ad accelerare l'industrializzazione. Tuttavia, la fuga termica rimane una significativa preoccupazione per la sicurezza per i veicoli elettrici, in particolare per quanto riguarda le batterie agli ioni di litio utilizzate come fonte di energia. Il sovraccarico può portare a temperature elevate, con conseguenti incendi ed esplosioni. Per affrontare questo problema, i materiali di isolamento Airgel sono emersi come una soluzione efficace per migliorare la sicurezza dei veicoli elettrici.

Vantaggi dei materiali isolanti Airgel:

Gli aerogel offrono diversi vantaggi chiave, tra cui bassa conducibilità termica, eccellenti prestazioni di isolamento e non combustibilità. Rispetto ai tradizionali materiali isolanti, gli aerogel forniscono lo stesso livello di efficacia dell'isolamento con solo 1/5 a 1/3 dello spessore. Questo attributo di risparmio spaziale è particolarmente cruciale per le batterie di potenza in quanto consente un migliore controllo e gestione termica, prestazioni migliorate e temperature più stabili. I materiali di isolamento Airgel fungono da isolamento e barriere resistenti al fuoco, fornendo agli utenti e ai passeggeri ulteriori tempo per evacuare ed estinguere gli incendi.

Applicazioni di materiali isolanti AirGel nei veicoli elettrici:

I materiali di isolamento Airgel trovano l'applicazione in vari aspetti dei nuovi veicoli energetici, come l'isolamento e la ritardo della fiamma tra le celle della batteria, l'isolamento e l'assorbimento degli ammortizzatori tra moduli e involucri, strati di protezione a freddo esterni per scatole di batterie e strati di isolamento ad alta temperatura. Concentriamoci sui cuscinetti di isolamento Airgel utilizzati per le batterie di alimentazione ed esaminiamo i loro indicatori chiave di prestazione.

Requisiti di prestazione per i cuscinetti isolanti Airgel:

Secondo lo standard di gruppo T/CSTM 00193-2020 per i cuscinetti di isolamento AirGel utilizzati nelle batterie di energia agli ioni di litio, i principali requisiti di prestazione includono:

1. Tasso di deviazione di massa: non dovrebbe superare il 15%.

2. Prestazioni di isolamento termico: il restringimento delle dimensioni della lunghezza e della larghezza del campione prima e dopo il test non dovrebbe superare il 3%. La temperatura sul lato freddo del campione non deve superare i 180 ° C entro 5 minuti dal test.

3. Burning verticale: dovrebbe soddisfare i requisiti di livello V0 specificati in GB/T 2408.

4. Rapporto di compressione: non dovrebbe essere inferiore al 35% sotto una pressione di 2 MPa.

5. resistenza alla trazione: non dovrebbe essere inferiore a 500 kPa sia nelle direzioni di lunghezza che di larghezza.

6. Prestazioni di isolamento: la resistenza termica superficiale dovrebbe essere maggiore di 500 MΩ e la corrente di perdita dovrebbe essere inferiore a 1 mA.

7. Sostanze limitate: dovrebbero rispettare i requisiti della direttiva 2011/65/UE.

8. Resistenza all'invecchiamento: dopo l'invecchiamento, il tasso di attenuazione della resistenza alla trazione non dovrebbe superare il 30%e il tasso di variazione delle dimensioni di lunghezza e larghezza dovrebbe essere inferiore all'1%. Le prestazioni dell'isolamento termico dovrebbero soddisfare i requisiti specificati nella tabella.

Confronto con i materiali isolanti tradizionali:

I materiali isolanti comunemente usati per batterie di potenza includono schiuma, schiuma di plastica, lana di vetro ultra-fine, cotone ad alta silice, pannelli di isolamento a vuoto e aerogel di silice. Rispetto ai tradizionali cuscinetti di isolamento, i cuscinetti di isolamento airgel offrono vantaggi come ritardo della fiamma, resistenza ad alta temperatura, bassa conducibilità termica, nessuna generazione di gas tossico, resistenza all'acqua, resistenza all'umidità, resistenza agli urti, leggero, basso costo e spessore sottile.

Significato dei materiali isolanti Airgel:

Se applicata nei moduli della batteria di alimentazione agli ioni di litio, la bassa conducibilità termica dei cuscinetti di isolamento airgel blocca efficacemente la rapida diffusione del calore generato durante la ricarica e lo scarico ad alto tasso. In caso di fuga termica, i cuscinetti di isolamento Airgel forniscono isolamento termico, ritardando o prevenendo gli incidenti. Se le celle della batteria si surriscaldano e catturano il fuoco, i cuscinetti di isolamento Airgel, con le loro proprietà non combustibili (conformi ai requisiti di livello A1), possono effettivamente bloccare o ritardare la diffusione del fuoco. Ciò garantisce che il pacco batteria rimanga non infiammabile e non esplosivo per almeno 5 minuti, fornendo tempo sufficiente per l'evacuazione. Pertanto, i cuscinetti di isolamento Airgel svolgono un ruolo vitale nel migliorare le prestazioni di sicurezza dei nuovi pacchi batterie di alimentazione per veicoli energetici.

Conclusione:

Nonostante il costo più elevato, le prestazioni di sicurezza superiori dei materiali di isolamento Airgel superano quelle di altri materiali di isolamento tradizionali. Sono riconosciuti come la scelta ottimale per l'isolamento della batteria di alimentazione e i materiali ritardanti di fiamma. Poiché l'importanza della sicurezza nei nuovi veicoli energetici continua a crescere, l'applicazione di materiali di isolamento Airgel, in particolare negli autobus elettrici e nelle nuove auto energetiche di fascia alta con requisiti di sicurezza più elevati, è senza dubbio l'opzione preferita. Gli esperti stimano che le vendite globali di nuovi veicoli energetici rappresenteranno un terzo delle vendite totali dei veicoli entro il 2025, indicando un futuro promettente per gli aerogel. Man mano che la scala di produzione dei materiali Airgel matura e si espande, si prevede che i prezzi diminuiranno, portando ad un aumento della penetrazione e dell'applicazione del mercato nel nuovo settore dei veicoli energetici.