Odată cu creșterea sprijinului guvernamental global pentru dezvoltarea de noi vehicule energetice, producția și vânzările de vehicule electrice au fost martorii unei creșteri rapide, ceea ce a dus la o industrializare accelerată. Cu toate acestea, Runaway termic rămâne o problemă semnificativă de siguranță pentru vehiculele electrice, în special în ceea ce privește bateriile cu ioni de litiu utilizate ca sursă de energie. Supraîncărcarea poate duce la temperaturi ridicate, ceea ce duce la incendii și explozii. Pentru a aborda această problemă, materialele de izolare a aerului au apărut ca o soluție eficientă pentru îmbunătățirea siguranței vehiculelor electrice.
Avantajele materialelor de izolare a aerului:
Aerogelii oferă mai multe beneficii cheie, inclusiv conductivitate termică scăzută, performanță excelentă a izolației și non-combustibil. În comparație cu materialele tradiționale de izolare, aerogelii oferă același nivel de eficacitate a izolației cu doar 1/5 până la 1/3 din grosime. Acest atribut de economisire a spațiului este deosebit de crucial pentru bateriile de alimentare, deoarece permite controlul și gestionarea termică îmbunătățită, performanța îmbunătățită și temperaturile mai stabile. Materialele de izolare ai aerului acționează ca bariere de izolare și rezistente la foc, oferind utilizatorilor și pasagerilor timp suplimentar pentru evacuarea și stingerea incendiilor.
Aplicații ale materialelor de izolare a aerului în vehicule electrice:
Materialele de izolare ai aerului găsesc aplicare în diferite aspecte ale noilor vehicule energetice, cum ar fi izolația și retardarea flăcării între celulele bateriei, izolarea și absorbția de șoc între module și carcase, straturi externe de protecție la rece pentru cutii de baterii și straturi de izolare la temperaturi ridicate. Să ne concentrăm pe plăcuțele de izolare Airgel utilizate pentru bateriile de alimentare și să examinăm indicatorii lor cheie de performanță.
Cerințe de performanță pentru plăcuțe de izolare ai aerului:
Conform standardului de grup T/CSTM 00193-2020 pentru plăcuțele de izolare Airgel utilizate în bateriile cu litiu-ioni, principalele cerințe de performanță includ:
1. Rata abaterii în masă: nu trebuie să depășească 15%.
2. Performanța izolației termice: contracția lungimii și lățimii eșantionului înainte și după test nu trebuie să depășească 3%. Temperatura pe partea rece a eșantionului nu trebuie să depășească 180 ° C în 5 minute de la test.
3. Arderea verticală: ar trebui să îndeplinească cerințele de nivel V0 specificate în GB/T 2408.
4. Raportul de compresie: nu ar trebui să fie mai mic de 35% sub o presiune de 2 MPa.
5. Rezistența la tracțiune: nu trebuie să fie mai mică de 500 kPa atât în direcțiile de lungime, cât și de lățime.
6. Performanța izolației: Rezistența termică la suprafață trebuie să fie mai mare de 500 MΩ, iar curentul de scurgere trebuie să fie mai mic de 1 mA.
7. Substanțe restrânse: ar trebui să se conformeze cerințelor Directivei 2011/65/UE.
8. Rezistență la îmbătrânire: După îmbătrânire, rata de atenuare a rezistenței la tracțiune nu trebuie să depășească 30%, iar rata de variație a dimensiunilor și lungimea și lățimea ar trebui să fie mai mică de 1%. Performanța de izolare termică ar trebui să îndeplinească cerințele specificate în tabel.
Comparație cu materiale de izolare tradiționale:
Materialele de izolare utilizate în mod obișnuit pentru bateriile de alimentare includ spumă, spumă din plastic, lână din sticlă ultra-fină, bumbac cu silice ridicată, panouri de izolare în vid și aergel de silice. În comparație cu plăcuțele tradiționale de izolare, plăcuțele de izolare ai aerului oferă avantaje precum retardanța de flacără, rezistența la temperaturi ridicate, conductivitatea termică scăzută, fără generarea toxică a gazelor, rezistența la apă, rezistența la umiditate, rezistența la șoc, creșterea ușoară, costurile reduse și grosimea subțire.
Semnificația materialelor de izolare a aerului:
Atunci când este aplicat în modulele bateriei de alimentare cu ioni de litiu, conductivitatea termică scăzută a plăcuțelor de izolare ai aerului blochează efectiv difuzarea rapidă a căldurii generate în timpul încărcării și descărcării cu rate mari. În caz de fugă termică, plăcuțele de izolare ai aerului asigură izolație termică, întârziere sau prevenire a accidentelor. Dacă celulele bateriei devin supraîncălzite și se aprind, plăcuțele de izolare Airgel, cu proprietățile lor necombustibile (respectând cerințele de nivel A1), pot bloca sau întârzia efectiv răspândirea focului. Acest lucru asigură că pachetul de baterii rămâne non-flumabil și neexploziv timp de cel puțin 5 minute, oferind suficient timp pentru evacuare. Astfel, plăcuțele de izolare airgel joacă un rol vital în îmbunătățirea performanței de siguranță a noilor pachete de baterii pentru vehicule energetice.
Concluzie:
În ciuda costurilor mai mari, performanța superioară de siguranță a materialelor de izolare ai aerului o depășesc pe cea a altor materiale de izolare tradiționale. Acestea sunt recunoscute drept alegerea optimă pentru izolarea bateriei de alimentare și materiale ignifuge. Pe măsură ce importanța siguranței în noile vehicule energetice continuă să crească, aplicarea materialelor de izolare Airgel, în special în autobuzele electrice și mașinile de energie noi de înaltă calitate, cu cerințe de siguranță mai mari, este, fără îndoială, opțiunea preferată. Experții estimează că vânzările globale de noi vehicule energetice vor reprezenta o treime din totalul vânzărilor de vehicule până în 2025, ceea ce indică un viitor promițător pentru aerogeluri. Pe măsură ce scara de producție a materialelor Airgel se maturizează și se extinde, prețurile vor scădea, ceea ce duce la creșterea penetrării și aplicării pieței în noua industrie a vehiculelor energetice.
