신에너지 자동차 개발에 대한 전 세계 정부의 지원이 증가함에 따라 전기 자동차의 생산 및 판매가 급속도로 성장하며 산업화가 가속화되고 있습니다. 그러나 열 폭주는 전기 자동차, 특히 전원으로 사용되는 리튬 이온 배터리와 관련하여 여전히 중요한 안전 문제로 남아 있습니다. 과충전은 고온으로 이어져 화재 및 폭발을 일으킬 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 에어로겔 단열재는 전기 자동차의 안전성을 향상시키는 효과적인 솔루션으로 등장했습니다.
에어로젤 단열재의 장점:
에어로겔은 낮은 열 전도성, 우수한 단열 성능, 불연성 등 여러 가지 주요 이점을 제공합니다. 기존 단열재와 비교하여 에어로겔은 두께가 1/5~1/3에 불과하여 동일한 수준의 단열 효과를 제공합니다. 이러한 공간 절약 특성은 향상된 열 제어 및 관리, 향상된 성능 및 보다 안정적인 온도를 가능하게 하기 때문에 전원 배터리에 특히 중요합니다. 에어로젤 단열재는 단열재 및 내화 장벽 역할을 하여 사용자와 승객에게 화재 대피 및 진압에 필요한 추가 시간을 제공합니다.
전기 자동차에 에어로젤 단열재를 적용하는 방법:
에어로젤 단열재는 배터리 셀 사이의 단열 및 난연성, 모듈과 케이스 사이의 단열 및 충격 흡수, 배터리 박스 외부 방한층, 고온 단열층 등 신에너지 자동차의 다양한 측면에 적용됩니다. 전원 배터리에 사용되는 에어로겔 절연 패드에 초점을 맞추고 핵심 성과 지표를 살펴보겠습니다.
에어로젤 절연 패드의 성능 요구 사항:
리튬 이온 배터리에 사용되는 에어로겔 절연 패드에 대한 T/CSTM 00193-2020 그룹 표준에 따르면 주요 성능 요구 사항은 다음과 같습니다.
1. 질량편차율 : 15%를 넘지 않아야 한다.
2. 단열 성능: 시험 전후의 샘플 길이 및 폭 치수의 수축률은 3%를 초과해서는 안 됩니다. 샘플의 차가운 쪽 온도는 테스트 후 5분 이내에 180°C를 초과해서는 안 됩니다.
3. 수직 연소: GB/T 2408에 명시된 V0 수준 요구 사항을 충족해야 합니다.
4. 압축률 : 2 MPa의 압력에서 35% 이상이어야 합니다.
5. 인장강도 : 길이 및 폭 방향 모두 500kPa 이상이어야 한다.
6. 절연 성능: 표면 열 저항은 500MΩ 이상, 누설 전류는 1mA 미만이어야 합니다.
7. 제한 물질: 지침 2011/65/EU의 요구 사항을 준수해야 합니다.
8. 내노화성: 노화 후 인장강도 감쇠율은 30%를 초과해서는 안 되며, 길이 및 폭 치수의 변화율은 1% 미만이어야 합니다. 단열 성능은 표에 명시된 요구 사항을 충족해야 합니다.
기존 단열재와의 비교:
전원 배터리에 일반적으로 사용되는 단열재로는 폼, 플라스틱 폼, 초미세 유리솜, 고실리카 면, 진공 단열 패널 및 실리카 에어로겔이 있습니다. 에어로겔 단열패드는 기존 단열패드에 비해 난연성, 고온저항성, 낮은 열전도율, 유독가스 발생 없음, 내수성, 내습성, 충격저항성, 경량성, 저비용, 얇은 두께 등의 장점을 갖고 있습니다.
에어로젤 단열재의 중요성:
리튬이온 배터리 모듈에 적용하면 에어로겔 절연패드의 낮은 열전도율이 고속 충방전 시 발생하는 열의 급격한 확산을 효과적으로 차단한다. 열 폭주 시 에어로겔 단열 패드가 단열 기능을 제공하여 사고를 지연시키거나 예방합니다. 배터리 셀이 과열되어 화재가 발생하는 경우 불연성 특성(A1 수준 요구 사항 준수)을 갖춘 에어로겔 절연 패드가 화재 확산을 효과적으로 차단하거나 지연시킬 수 있습니다. 이렇게 하면 배터리 팩이 최소 5분 동안 불연성 및 비폭발성을 유지하여 대피에 충분한 시간을 제공할 수 있습니다. 따라서 에어로겔 절연 패드는 신에너지 차량용 전원 배터리 팩의 안전 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.
결론:
높은 비용에도 불구하고 에어로겔 단열재의 우수한 안전 성능은 다른 기존 단열재보다 뛰어납니다. 파워 배터리 절연 및 난연성 소재에 대한 최적의 선택으로 인정받고 있습니다. 신에너지 차량에서 안전의 중요성이 지속적으로 증가함에 따라 특히 안전 요구 사항이 더 높은 전기 버스 및 고급 신에너지 자동차에 에어로겔 단열재를 적용하는 것은 의심할 여지 없이 선호되는 옵션입니다. 전문가들은 2025년까지 신에너지 차량의 전 세계 판매가 전체 차량 판매의 1/3을 차지할 것으로 추정하며 이는 에어로겔의 유망한 미래를 나타냅니다. 에어로겔 소재의 생산 규모가 성숙되고 확대됨에 따라 가격이 하락하여 신에너지 자동차 산업에 대한 시장 침투 및 적용이 증가할 것으로 예상됩니다.
