Z naraščajočo svetovno podporo vlade za razvoj novih energetskih vozil sta bila proizvodnja in prodaja električnih vozil priča hitri rasti, kar je vodilo do pospešene industrializacije. Vendar pa toplotna bega ostaja pomembna varnostna skrb za električna vozila, zlasti glede litij-ionskih baterij, ki se uporabljajo kot njihov vir energije. Prekomerno polnjenje lahko privede do visokih temperatur, kar ima za posledico požare in eksplozije. Za reševanje tega vprašanja so se izolacijski materiali Airgel postavili kot učinkovita rešitev za izboljšanje varnosti električnih vozil.
Prednosti Airgel izolacijskih materialov:
Aerogeli ponujajo več ključnih prednosti, vključno z nizko toplotno prevodnostjo, odlično izolacijsko zmogljivostjo in neiztegljivostjo. V primerjavi s tradicionalnimi izolacijskimi materiali aerogeli zagotavljajo enako raven učinkovitosti izolacije z le 1/5 do 1/3 debeline. Ta atribut za varčevanje prostora je še posebej ključnega pomena za napajalne baterije, saj omogoča izboljšanje toplotnega nadzora in upravljanja, izboljšane zmogljivosti in stabilnejših temperatur. Airgel izolacijski materiali delujejo kot izolacijske in ognjene ovire, ki uporabnikom in potnikom zagotavljajo dodaten čas za evakuacijo in gašenje požarov.
Uporaba izolacijskih materialov Airgel v električnih vozilih:
Airgel izolacijski materiali najdejo uporabo v različnih vidikih novih energetskih vozil, kot so izolacija in zaostalost plamena med baterijskimi celicami, izolacija in absorpcija udarcev med moduli in ohišji, zunanje plasti za zaščito pred hladnimi škatlami in visoko temperaturne izolacijske plasti. Osredotočimo se na izolacijske ploščice Airgel, ki se uporabljajo za napajalne baterije, in preučimo njihove ključne kazalnike zmogljivosti.
Zahteve glede zmogljivosti za izolacijske ploščice Airgel:
Glede na T/CSTM 00193-2020 Skupinski standard za izolacijske ploščice Airgel, ki se uporabljajo v litij-ionskih baterijah, glavne zahteve glede zmogljivosti vključujejo:
1. stopnja odstopanja mase: ne sme presegati 15%.
2. Učinkovitost toplotne izolacije: krčenje dimenzij dolžine in širine vzorca pred in po preskusu ne sme presegati 3%. Temperatura na hladni strani vzorca v 5 minutah po preskusu ne sme presegati 180 ° C.
3. Vertikalno kurjenje: izpolnjevati zahteve ravni V0, določenih v GB/T 2408.
4. kompresijsko razmerje: ne sme biti manjše od 35% pod tlakom 2 MPa.
5. Natezna trdnost: ne sme biti manjša od 500 kPa tako v smeri dolžine kot v širini.
6. Učinkovitost izolacije: površinska toplotna odpornost mora biti večja od 500 mΩ, tok puščanja pa naj bo manjši od 1 mA.
7. Omejene snovi: bi morale biti v skladu z zahtevami direktive 2011/65/EU.
8. upornost staranja: Po staranju stopnja slabljenja natezne trdnosti ne sme presegati 30%, stopnja spreminjanja dolžine in širine pa naj bi bila manjša od 1%. Učinkovitost toplotne izolacije mora izpolnjevati zahteve, določene v tabeli.
Primerjava s tradicionalnimi izolacijskimi materiali:
Pogosto uporabljeni izolacijski materiali za napajalne baterije vključujejo peno, plastično peno, ultra-fino stekleno volno, bombaž z visokim silicijami, vakuumske izolacijske plošče in silicijev zračni plošče. V primerjavi s tradicionalnimi izolacijskimi blazinicami izolacijske ploščice Airgel ponujajo prednosti, kot so zaostalost plamena, visokotemperaturna odpornost, nizka toplotna prevodnost, brez strupene nastajanja plina, odpornost na vodo, odpornost na vlago, udarna odpornost, lahka, nizka cena in tanke debeline.
Pomen izolacijskih materialov Airgel:
Kadar se uporablja v litij-ionskih modulih baterijskih baterij, nizka toplotna prevodnost izolacijskih ploščic Airgel učinkovito blokira hitro difuzijo toplote, ki nastane med polnjenjem in odvajanjem visoke hitrosti. V primeru toplotnega pobega Airgel izolacijske ploščice zagotavljajo toplotno izolacijo, odlašanje ali preprečevanje nesreč. Če se baterijske celice pregrejejo in zažgejo, lahko izolacijske ploščice Airgel z njihovimi nepremišljenimi lastnostmi (v skladu z zahtevami na ravni A1) lahko učinkovito blokirajo ali odložijo širjenje požara. To zagotavlja, da baterija ostane vsaj 5 minut, ki ni mogoče vdreti in neeksploziven, kar zagotavlja dovolj časa za evakuacijo. Tako imajo Airgel izolacijske ploščice ključno vlogo pri izboljšanju varnostnih zmogljivosti novih paketov baterijskih energijskih vozil.
Zaključek:
Kljub višjim stroškom je vrhunska varnostna zmogljivost izolacijskih materialov Airgel odtehtala učinkovitost drugih tradicionalnih izolacijskih materialov. Prepoznani so kot optimalna izbira za izolacijo napajalne baterije in materiale za zaviranje plamena. Ker se pomembnost varnosti v novih energetskih vozilih še naprej povečuje, je uporaba izolacijskih materialov Airgel, zlasti v električnih avtobusih in visokih novih energetskih avtomobilih z višjimi varnostnimi zahtevami, nedvomno prednostna možnost. Strokovnjaki ocenjujejo, da bo globalna prodaja novih energetskih vozil do leta 2025 predstavljala tretjino celotne prodaje vozil, kar kaže na obetavno prihodnost za aerogele. Ker se proizvodna lestvica materialov Airgel dozori in širi, se pričakuje, da se bodo cene znižale, kar bo vodilo do večjega prodora in uporabe v novi industriji energetskih vozil.
