Melhorando a segurança dos veículos elétricos: o papel dos materiais de isolamento de aerogel

Com o crescente apoio governamental global ao desenvolvimento de novos veículos energéticos, a produção e vendas de veículos eléctricos testemunharam um rápido crescimento, levando a uma industrialização acelerada. No entanto, a fuga térmica continua a ser uma preocupação significativa de segurança para os veículos eléctricos, especialmente no que diz respeito às baterias de iões de lítio utilizadas como fonte de energia. A sobrecarga pode levar a altas temperaturas, resultando em incêndios e explosões. Para resolver este problema, os materiais de isolamento em aerogel surgiram como uma solução eficaz para aumentar a segurança dos veículos eléctricos.

Vantagens dos materiais de isolamento de aerogel:

Os aerogéis oferecem vários benefícios importantes, incluindo baixa condutividade térmica, excelente desempenho de isolamento e incombustibilidade. Em comparação com os materiais de isolamento tradicionais, os aerogéis proporcionam o mesmo nível de eficácia de isolamento com apenas 1/5 a 1/3 da espessura. Este atributo de economia de espaço é particularmente crucial para baterias de energia, pois permite melhor controle e gerenciamento térmico, melhor desempenho e temperaturas mais estáveis. Os materiais de isolamento de aerogel atuam como barreiras isolantes e resistentes ao fogo, proporcionando aos usuários e passageiros tempo adicional para evacuar e extinguir incêndios.

Aplicações de materiais de isolamento de aerogel em veículos elétricos:

Os materiais de isolamento de aerogel encontram aplicação em vários aspectos de veículos de novas energias, como isolamento e retardamento de chama entre células de bateria, isolamento e absorção de choque entre módulos e invólucros, camadas externas de proteção contra frio para caixas de bateria e camadas de isolamento de alta temperatura. Vamos nos concentrar nas almofadas de isolamento de aerogel usadas para baterias de energia e examinar seus principais indicadores de desempenho.

Requisitos de desempenho para almofadas de isolamento de aerogel:

De acordo com o padrão do grupo T/CSTM 00193-2020 para almofadas de isolamento de aerogel usadas em baterias de íons de lítio, os principais requisitos de desempenho incluem:

1. Taxa de desvio de massa: Não deve exceder 15%.

2. Desempenho de isolamento térmico: O encolhimento das dimensões de comprimento e largura da amostra antes e depois do teste não deve exceder 3%. A temperatura no lado frio da amostra não deve exceder 180°C dentro de 5 minutos após o teste.

3. Queima vertical: Deve atender aos requisitos de nível V0 especificados em GB/T 2408.

4. Taxa de compressão: Não deve ser inferior a 35% sob uma pressão de 2 MPa.

5. Resistência à tração: Não deve ser inferior a 500 kPa nas direções de comprimento e largura.

6. Desempenho de isolamento: A resistência térmica da superfície deve ser superior a 500 MΩ e a corrente de fuga deve ser inferior a 1 mA.

7. Substâncias restritas: Devem cumprir os requisitos da Diretiva 2011/65/UE.

8. Resistência ao envelhecimento: Após o envelhecimento, a taxa de atenuação da resistência à tração não deve exceder 30%, e a taxa de variação das dimensões de comprimento e largura deve ser inferior a 1%. O desempenho do isolamento térmico deve atender aos requisitos especificados na tabela.

Comparação com materiais de isolamento tradicionais:

Os materiais de isolamento comumente usados ​​para baterias de energia incluem espuma, espuma plástica, lã de vidro ultrafina, algodão com alto teor de sílica, painéis de isolamento a vácuo e aerogel de sílica. Em comparação com as almofadas de isolamento tradicionais, as almofadas de isolamento de aerogel oferecem vantagens como retardamento de chama, resistência a altas temperaturas, baixa condutividade térmica, sem geração de gases tóxicos, resistência à água, resistência à umidade, resistência ao choque, leveza, baixo custo e espessura fina.

Significado dos materiais de isolamento de aerogel:

Quando aplicadas em módulos de bateria de íons de lítio, a baixa condutividade térmica das almofadas de isolamento de aerogel bloqueia efetivamente a rápida difusão do calor gerado durante carga e descarga de alta taxa. Em caso de fuga térmica, as almofadas isolantes de aerogel proporcionam isolamento térmico, retardando ou prevenindo acidentes. Se as células da bateria sobreaquecerem e pegarem fogo, as almofadas de isolamento de aerogel, com as suas propriedades não combustíveis (em conformidade com os requisitos do nível A1), podem bloquear ou retardar eficazmente a propagação do fogo. Isto garante que a bateria permanece não inflamável e não explosiva durante pelo menos 5 minutos, proporcionando tempo suficiente para a evacuação. Assim, as almofadas de isolamento de aerogel desempenham um papel vital na melhoria do desempenho de segurança de novas baterias de energia para veículos.

Conclusão:

Apesar do custo mais elevado, o desempenho de segurança superior dos materiais de isolamento de aerogel supera o de outros materiais de isolamento tradicionais. Eles são reconhecidos como a escolha ideal para isolamento de baterias de energia e materiais retardadores de chamas. À medida que a importância da segurança nos veículos de novas energias continua a crescer, a aplicação de materiais de isolamento de aerogel, particularmente em autocarros eléctricos e carros de novas energias topo de gama com requisitos de segurança mais elevados, é sem dúvida a opção preferida. Os especialistas estimam que as vendas globais de novos veículos energéticos representarão um terço das vendas totais de veículos até 2025, indicando um futuro promissor para os aerogéis. À medida que a escala de produção de materiais de aerogel amadurece e se expande, espera-se que os preços diminuam, levando a uma maior penetração no mercado e aplicação na indústria de veículos de nova energia.