Повышение безопасности электромобилей: роль аэрогелевых изоляционных материалов

С ростом глобальной государственной поддержки разработки транспортных средств на новой энергии производство и продажи электромобилей стали быстро расти, что привело к ускоренной индустриализации. Тем не менее, тепловой разгон остается серьезной проблемой безопасности для электромобилей, особенно в отношении литий-ионных батарей, используемых в качестве источника питания. Перезарядка может привести к повышению температуры, что приведет к возгоранию и взрыву. Чтобы решить эту проблему, изоляционные материалы из аэрогеля стали эффективным решением для повышения безопасности электромобилей.

Преимущества изоляционных материалов аэрогеля:

Аэрогели обладают рядом ключевых преимуществ, включая низкую теплопроводность, отличные изоляционные характеристики и негорючесть. По сравнению с традиционными изоляционными материалами аэрогели обеспечивают тот же уровень эффективности изоляции, имея лишь от 1/5 до 1/3 толщины. Этот атрибут экономии места особенно важен для силовых батарей, поскольку он обеспечивает улучшенный термоконтроль и управление, повышенную производительность и более стабильную температуру. Изоляционные материалы аэрогеля действуют как изоляционные и огнестойкие барьеры, предоставляя пользователям и пассажирам дополнительное время для эвакуации и тушения пожара.

Применение аэрогелевых изоляционных материалов в электромобилях:

Изоляционные материалы аэрогеля находят применение в различных аспектах транспортных средств на новой энергии, таких как изоляция и огнестойкость между аккумуляторными элементами, изоляция и амортизация между модулями и корпусами, внешние слои защиты от холода для аккумуляторных ящиков и высокотемпературные изоляционные слои. Давайте остановимся на изоляционных прокладках из аэрогеля, используемых в аккумуляторных батареях, и рассмотрим их ключевые показатели эффективности.

Требования к характеристикам изоляционных прокладок из аэрогеля:

В соответствии с групповым стандартом T/CSTM 00193-2020 для изоляционных прокладок из аэрогеля, используемых в литий-ионных аккумуляторах, основные требования к производительности включают:

1. Коэффициент массового отклонения: не должен превышать 15%.

2. Характеристики теплоизоляции: усадка образца по длине и ширине до и после испытания не должна превышать 3%. Температура холодной стороны образца не должна превышать 180°C в течение 5 минут после испытания.

3. Вертикальное горение: должно соответствовать требованиям уровня V0, указанным в GB/T 2408.

4. Степень сжатия: не должна быть менее 35% при давлении 2 МПа.

5. Предел прочности: должен быть не менее 500 кПа как по длине, так и по ширине.

6. Характеристики изоляции: термическое сопротивление поверхности должно быть более 500 МОм, а ток утечки должен быть менее 1 мА.

7. Вещества ограниченного использования: должны соответствовать требованиям Директивы 2011/65/ЕС.

8. Сопротивление старению: после старения степень ослабления прочности на разрыв не должна превышать 30%, а скорость изменения размеров длины и ширины должна быть менее 1%. Теплоизоляционные характеристики должны соответствовать требованиям, указанным в таблице.

Сравнение с традиционными изоляционными материалами:

Обычно используемые изоляционные материалы для аккумуляторов включают пенопласт, пенопласт, ультратонкую стекловату, хлопок с высоким содержанием кремнезема, вакуумные изоляционные панели и аэрогель с кремнеземом. По сравнению с традиционными изоляционными прокладками, изоляционные прокладки из аэрогеля обладают такими преимуществами, как огнестойкость, устойчивость к высоким температурам, низкая теплопроводность, отсутствие образования токсичных газов, водостойкость, влагостойкость, ударопрочность, легкий вес, низкая стоимость и небольшая толщина.

Значение изоляционных материалов аэрогеля:

При применении в модулях литий-ионных аккумуляторных батарей низкая теплопроводность изоляционных прокладок из аэрогеля эффективно блокирует быстрое распространение тепла, образующегося во время высокоскоростной зарядки и разрядки. В случае температурного выхода из-под контроля изоляционные прокладки из аэрогеля обеспечивают теплоизоляцию, замедляя или предотвращая несчастные случаи. Если элементы аккумулятора перегреются и загорятся, изоляционные прокладки из аэрогеля благодаря своим негорючим свойствам (соответствующим требованиям уровня А1) смогут эффективно заблокировать или задержать распространение огня. Это гарантирует, что аккумуляторная батарея останется негорючей и невзрывоопасной в течение как минимум 5 минут, обеспечивая достаточное время для эвакуации. Таким образом, изоляционные прокладки из аэрогеля играют жизненно важную роль в повышении безопасности аккумуляторных батарей новых энергетических транспортных средств.

Заключение:

Несмотря на более высокую стоимость, превосходные показатели безопасности изоляционных материалов из аэрогеля превосходят показатели других традиционных изоляционных материалов. Они признаны оптимальным выбором для изоляции силовых аккумуляторов и огнезащитных материалов. Поскольку важность безопасности в транспортных средствах на новых источниках энергии продолжает расти, применение изоляционных материалов из аэрогеля, особенно в электробусах и высококлассных автомобилях на новых источниках энергии с более высокими требованиями к безопасности, несомненно, является предпочтительным вариантом. По оценкам экспертов, к 2025 году мировые продажи транспортных средств на новых источниках энергии составят одну треть от общего объема продаж автомобилей, что указывает на многообещающее будущее аэрогелей. Ожидается, что по мере развития и расширения масштабов производства аэрогелевых материалов цены будут снижаться, что приведет к увеличению проникновения на рынок и их применения в автомобильной промышленности на новых источниках энергии.