Zvýšenie bezpečnosti elektrických vozidiel: Úloha aerogélových izolačných materiálov

So zvyšujúcou sa podporou globálnej vlády pre vývoj nových energetických vozidiel zaznamenala výroba a predaj elektrických vozidiel rýchly rast, čo viedlo k zrýchlenej industrializácii. Tepelný únik však zostáva významným bezpečnostným problémom pre elektrické vozidlá, najmä pokiaľ ide o lítium-iónové batérie používané ako ich zdroj energie. Prebíjanie môže viesť k vysokým teplotám, čo môže viesť k požiarom a výbuchom. Na vyriešenie tohto problému sa aerogélové izolačné materiály ukázali ako efektívne riešenie na zvýšenie bezpečnosti elektrických vozidiel.

Výhody aerogélových izolačných materiálov:

Aerogély ponúkajú niekoľko kľúčových výhod, vrátane nízkej tepelnej vodivosti, vynikajúceho izolačného výkonu a nehorľavosti. V porovnaní s tradičnými izolačnými materiálmi poskytujú aerogély rovnakú úroveň účinnosti izolácie len s 1/5 až 1/3 hrúbky. Táto vlastnosť šetriaca miesto je obzvlášť dôležitá pre napájacie batérie, pretože umožňuje lepšiu tepelnú kontrolu a riadenie, zvýšený výkon a stabilnejšie teploty. Aerogélové izolačné materiály pôsobia ako izolačné a protipožiarnl bariéry a poskytujú užívateľom a cestujúcim dodatočný čas na evakuáciu a hasenie požiarov.

Aplikácie aerogélových izolačných materiálov v elektrických vozidlách:

Aerogélové izolačné materiály nachádzajú uplatnenie v rôznych aspektoch nových energetických vozidiel, ako je izolácia a spomaľovanie horenia medzi batériovými článkami, izolácia a tlmenie nárazov medzi modulmi a krytmi, vonkajšie vrstvy ochrany pred chladom pre batériové boxy a vrstvy izolácie proti vysokej teplote. Zamerajme sa na aerogélové izolačné podložky používané pre napájacie batérie a preskúmajme ich kľúčové ukazovatele výkonnosti.

Požiadavky na výkon aerogélových izolačných podložiek:

Podľa štandardu skupiny T/CSTM 00193-2020 pre aerogélové izolačné podložky používané v lítium-iónových napájacích batériách patria medzi hlavné požiadavky na výkon:

1. Miera odchýlky hmotnosti: Nemala by presiahnuť 15 %.

2. Tepelnoizolačné vlastnosti: Zmrštenie rozmerov dĺžky a šírky vzorky pred a po skúške by nemalo presiahnuť 3 %. Teplota na studenej strane vzorky by nemala presiahnuť 180 °C do 5 minút od testu.

3. Vertikálne napaľovanie: Malo by spĺňať požiadavky úrovne V0 špecifikované v GB/T 2408.

4. Kompresný pomer: Nemal by byť menší ako 35 % pri tlaku 2 MPa.

5. Pevnosť v ťahu: Nemala by byť menšia ako 500 kPa v smere dĺžky aj šírky.

6. Izolačný výkon: Povrchový tepelný odpor by mal byť väčší ako 500 MΩ a zvodový prúd by mal byť menší ako 1 mA.

7. Obmedzené látky: Mali by spĺňať požiadavky smernice 2011/65/EÚ.

8. Odolnosť proti starnutiu: Po starnutí by miera útlmu pevnosti v ťahu nemala prekročiť 30% a miera zmeny rozmerov dĺžky a šírky by mala byť menšia ako 1%. Tepelnoizolačné vlastnosti by mali spĺňať požiadavky uvedené v tabuľke.

Porovnanie s tradičnými izolačnými materiálmi:

Bežne používané izolačné materiály pre napájacie batérie zahŕňajú penu, plastovú penu, ultrajemnú sklenenú vatu, bavlnu s vysokým obsahom kremíka, vákuové izolačné panely a aerogél oxidu kremičitého. V porovnaní s tradičnými izolačnými podložkami ponúkajú aerogélové izolačné podložky výhody, ako je spomaľovač horenia, odolnosť voči vysokej teplote, nízka tepelná vodivosť, žiadne vytváranie toxických plynov, odolnosť voči vode, odolnosť proti vlhkosti, odolnosť proti nárazom, nízka hmotnosť, nízka cena a tenká hrúbka.

Význam aerogélových izolačných materiálov:

Pri použití v lítium-iónových napájacích batériových moduloch nízka tepelná vodivosť aerogélových izolačných podložiek účinne blokuje rýchlu difúziu tepla generovaného počas vysokorýchlostného nabíjania a vybíjania. V prípade tepelného úniku poskytujú aerogélové izolačné vložky tepelnú izoláciu, čím odďaľujú alebo zabraňujú nehodám. Ak sa články batérie prehrejú a vznietia, aerogélové izolačné podložky so svojimi nehorľavými vlastnosťami (v súlade s požiadavkami úrovne A1) môžu účinne blokovať alebo spomaliť šírenie požiaru. To zaisťuje, že batéria zostane nehorľavá a nevýbušná po dobu najmenej 5 minút, čo poskytuje dostatočný čas na evakuáciu. Aerogélové izolačné podložky teda hrajú zásadnú úlohu pri zvyšovaní bezpečnostného výkonu nových napájacích akumulátorov energetických vozidiel.

Záver:

Napriek vyšším nákladom, vynikajúce bezpečnostné vlastnosti aerogélových izolačných materiálov prevažujú nad ostatnými tradičnými izolačnými materiálmi. Sú uznávané ako optimálna voľba pre izoláciu napájacích batérií a materiály spomaľujúce horenie. Keďže dôležitosť bezpečnosti v nových energetických vozidlách neustále rastie, je nepochybne preferovanou možnosťou použitie aerogélových izolačných materiálov, najmä v elektrických autobusoch a špičkových nových eneogélových izolačných materiálov, najmä v elektrických autobusoch a špičkových nových energetických autách s vyššíách s vyššími bezpečnostnými požiadavä v elektrických autobusoch a špičkových nových energetických autách s vyššími bezpečnostnými požiadavkami. Odborníci odhadujú, že celosvetový predaj nh ých energetických vozidiel bude do roku 2025 predstavovať jednu tretinu celkového predaja vozidiel, čo naznačuje sľubnú budúcnosť aerogélov. Keďže rozsah výroby aerogélových materiálov dozrieva a rozširuje sa, očakáva sa, že ceny budú klesať, čo povedie k zvýšenému prenikaniu na trh a používaniu v priemysle nových energetických vozidiel.