Forbedring av sikkerhet for elektriske kjøretøy: Aerogel-isolasjonsmaterialers rolle

Med den økende globale statlige støtten til utvikling av nye energikjøretøyer, har produksjon og salg av elektriske kjøretøy vært vitne til rask vekst, noe som har ført til akselerert industrialisering. Termisk løping er imidlertid fortsatt et betydelig sikkerhetsproblem for elektriske kjøretøyer, spesielt med tanke på litium-ion-batteriene som brukes som strømkilde. Overlading kan føre til høye temperaturer, som resulterer i branner og eksplosjoner. For å takle dette problemet har aerogel-isolasjonsmaterialer dukket opp som en effektiv løsning for å øke sikkerheten til elektriske kjøretøy.

Fordeler med Aerogel-isolasjonsmaterialer:

Aerogeler tilbyr flere viktige fordeler, inkludert lav varmeledningsevne, utmerket isolasjonsytelse og ikke-brennbarhet. Sammenlignet med tradisjonelle isolasjonsmaterialer gir aerogeler samme nivå av isolasjonseffektivitet med bare 1/5 til 1/3 av tykkelsen. Denne plassbesparende egenskapen er spesielt viktig for strømbatterier siden den muliggjør forbedret termisk kontroll og styring, forbedret ytelse og mer stabile temperaturer. Aerogel-isolasjonsmaterialer fungerer som isolasjon og brannsikre barrierer, og gir brukere og passasjerer ekstra tid til å evakuere og slukke branner.

Anvendelser av Aerogel-isolasjonsmaterialer i elektriske kjøretøy:

Aerogel-isolasjonsmaterialer finner anvendelse i ulike aspekter av nye energikjøretøyer, som isolasjon og flammehemming mellom battericeller, isolasjon og støtdemping mellom moduler og foringsrør, eksterne kuldebeskyttelseslag for batteribokser og høytemperaturisolasjonslag. La oss fokusere på aerogelisolasjonsputer som brukes til strømbatterier og undersøke nøkkelindikatorene deres.

Ytelseskrav for Aerogel-isolasjonsputer:

I henhold til T/CSTM 00193-2020 gruppestandard for aerogelisolasjonsputer som brukes i litiumionbatterier, inkluderer de viktigste ytelseskravene:

1. Masseavviksrate: Bør ikke overstige 15 %.

2. Termisk isolasjonsytelse: Krympingen av prøvens lengde- og breddedimensjoner før og etter testen bør ikke overstige 3 %. Temperaturen på den kalde siden av prøven bør ikke overstige 180°C innen 5 minutter etter testen.

3. Vertikal brenning: Bør oppfylle V0-nivåkravene spesifisert i GB/T 2408.

4. Kompresjonsforhold: Bør ikke være mindre enn 35 % under et trykk på 2 MPa.

5. Strekkfasthet: Bør ikke være mindre enn 500 kPa i både lengde- og bredderetninger.

6. Isolasjonsytelse: Overflatetermisk motstand bør være større enn 500 MΩ, og lekkasjestrømmen bør være mindre enn 1 mA.

7. Begrensede stoffer: Bør være i samsvar med kravene i direktiv 2011/65/EU.

8. Aldringsmotstand: Etter aldring bør strekkfasthetsdempningsgraden ikke overstige 30 %, og lengde- og breddedimensjonenes variasjonshastighet skal være mindre enn 1 %. Den termiske isolasjonsytelsen skal oppfylle kravene spesifisert i tabellen.

Sammenligning med tradisjonelle isolasjonsmaterialer:

Vanlige brukte isolasjonsmaterialer for strømbatterier inkluderer skum, plastskum, ultrafin glassull, høysilikabomull, vakuumisolasjonspaneler og silikaaerogel. Sammenlignet med tradisjonelle isolasjonsputer, tilbyr aerogel-isolasjonsputer fordeler som flammehemming, høytemperaturmotstand, lav termisk ledningsevne, ingen giftig gassutvikling, vannmotstand, fuktmotstand, støtmotstand, lett, lav pris og tynn tykkelse.

Betydningen av Aerogel-isolasjonsmaterialer:

Når den brukes i litium-ion-batterimoduler, blokkerer den lave termiske ledningsevnen til aerogel-isolasjonsputer effektivt den raske diffusjonen av varme som genereres under høyhastighetslading og -utlading. I tilfelle termisk løping gir aerogel-isolasjonsputene varmeisolasjon, forsinker eller forhindrer ulykker. Hvis battericellene blir overopphetet og tar fyr, kan aerogel-isolasjonsputene, med sine ikke-brennbare egenskaper (som oppfyller kravene til A1-nivå), effektivt blokkere eller forsinke spredningen av brann. Dette sikrer at batteripakken forblir ikke-brennbar og ikke-eksplosiv i minst 5 minutter, noe som gir tilstrekkelig tid til evakuering. Aerogel-isolasjonsputer spiller derfor en viktig rolle i å forbedre sikkerhetsytelsen til nye batteripakker for energibiler.

Konklusjon:

Til tross for de høyere kostnadene, oppveier den overlegne sikkerhetsytelsen til aerogel-isolasjonsmaterialer den til andre tradisjonelle isolasjonsmaterialer. De er anerkjent som det optimale valget for batteriisolering og flammehemmende materialer. Ettersom viktigheten av sikkerhet i nye energikjøretøyer fortsetter å vokse, er bruken av aerogel-isolasjonsmaterialer, spesielt i elektriske busser og avanserte nye energibiler med høyere sikkerhetskrav, utvilsomt det foretrukne alternativet. Eksperter anslår at det globale salget av nye energikjøretøyer vil utgjøre en tredjedel av det totale kjøretøysalget innen 2025, noe som indikerer en lovende fremtid for aerogeler. Etter hvert som produksjonsskalaen for aerogelmaterialer modnes og utvides, forventes prisene å synke, noe som fører til økt markedspenetrasjon og bruk i den nye energibilindustrien.