一种用于动力电池的隔热防火材料

柳眉 / 泛商业 / 3周前 /
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导读

       新能源汽车动力电池包层面重要的工作则是构建一个有效的防护系统,将各种方案和技术配置一个最适合自己的设计。由于云母板的密度较大,并且是钢性材料不易变形,很难做到与电池的充分贴合;而气凝胶则成本昂贵,并且耐不住热失控时电池爆炸产生的高温。由上可知,现有的电池防护材料很难提供理想可靠的防护,一旦电池发生失火、爆...

       新能源汽车动力电池包层面重要的工作则是构建一个有效的防护系统,将各种方案和技术配置一个最适合自己的设计。由于云母板的密度较大,并且是钢性材料不易变形,很难做到与电池的充分贴合;而气凝胶则成本昂贵,并且耐不住热失控时电池爆炸产生的高温。由上可知,现有的电池防护材料很难提供理想可靠的防护,一旦电池发生失火、爆炸,缺少可靠的隔热材料进行隔离,不能有效的隔热、阻燃。因此,针对上述技术问题,有必要提供一种新的用于动力电池电芯间的隔热材料。

       被动防护的很大一部分工作是传递给零部件企业或材料企业,他们需要提供好的防爆产品和耐火隔热材料。而广州市绿原环保材料有限公司研发的德耐隆改性耐火隔热毡成本更低效果更好的抑制热失控蔓延。

一种用于动力电池的隔热防火材料 泛商业

该产品由二氧化硅及陶瓷纤维毡复合制备而成,产品内部具有纳米级空隙可以减慢热传导,提供最低的热传导值,抗热冲击性优异。该纤维毡能够在压缩70%后完全回弹,能够承受自身重量的数千倍的重压而不发生碎裂,过千次压缩循环测试后仍具有很好的回弹性。更重要的是,这种纳米氧化硅纤维毡能够在1500℃丁烷火焰和液氮中保持良好的柔性,长期使用温度为1200℃。高温下稳定性好,不脆裂。可作为高温隔热密封垫,阻隔热短路,熔融金属处密封垫,隔离(防烧结)材料领域。

电池包中隔热层布置

电池包内使用的隔热材料除了导热系数低之外,还需具备阻燃、绝缘、柔软杠高温和质量轻等特点。

德耐隆改性耐火隔热毡复合材料作为电池包的隔热层,德耐隆改性耐火隔热毡形状可根据实际需求进行裁剪加工,由于电池包内模组表面形状不规整,周边布置有高压铜排和低压线束,因此将保温层仿形粘贴在下箱体和上壳体内壁。

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       基于相变材料的抑制电池组高温热失控而填充制备了热响应、超强、超薄(1 mm)的柔性德耐隆Telite®改性耐火隔热毡复合材料,用于分级抑制电芯之间热失控蔓延。改性耐火隔热毡中的改性材料在正常条件下具有可靠的导热性,在高温下具有较高的热灵敏度。热失控产生后随着电芯的高温会引起德耐隆改性耐火隔热毡的汽化,伴随吸收大量的热量,并释放大量的灭火剂。改性材料释放后剩余的德耐隆改性耐火隔热毡,具有超低的热导率小于(0.02W/m.k),可以继续阻止热量电芯之间传递,在一定程度上抑制系统级的热失控。因此,带有这种改性耐火隔热毡的电池组在正常工作温度下显能够正常热管理,并且在异常条件下具有很高的阻断热失控的能力。此外,它具有可批量化生产、加工性能好、触发温度可调等特点,可用于制造一系列先进、安全、耐用的改性耐火隔热毡。其应用领域甚至可以扩充到油罐应急材料、空间探测和消防设备等。

       特性

       绝缘电阻:100MΩ(1000v绝缘电阻表)

       介电强度:≥2000V/min无击穿,无闪络

       耐火焰1200℃(5分钟不烧穿)、无粉化无痒

       符合环保标准、在火焰中燃烧时不产生有毒有害气体

       技术指标

       产品密度150kg/m³(GB/T5480-2008)

       长期服务温度 -200℃至1200℃ (GB/T17430-1998;ASTM C 447)

       压缩强度(变形10%:≥67kPa;变形25%:≥250kPa)

       产品憎水率≥98%(GB/T10299-2011)

       导热系数不高于0.02W/m.k(GB/T10295-2008;ASTM C 447)

       加热线收缩率<2%@650℃(ASTM C 356)

       燃烧等级 A级(GB 8624-2012)

       结语与展望

       为了应对新能源汽车发展趋势对于热管理材料的严格要求,广州市绿原环保材料有限公司推出一系列高性能材料。这些创新的高性能二氧化硅及陶瓷纤维相比于金属重量更轻,比金属零件有更高的设计灵活性,在高温和冷却液的工况下也可以长期保持性能。

       从大量的实验得知,温度对电池包内部的影响是不能忽视的!为了减少重量及成本, 配件对材料减薄及实际保温隔热有持续的需求,然而这对于材料的可靠性甚至换热性能都会带来新的挑战,未来也将通过保温材料优化解决。

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       目前动力电池追求高能量比、高安全性和低成本,对电池组装过程中的质量和安全性提出了更高的要求,无论是软包电池还是方形电池,其电池间的隔热材料均存在各种局限性,无法同时满足阻燃、耐酸碱、轻质量、高缓冲性能、绝缘及低成本等要求。德耐隆改性耐火隔热毡恰好实现热触发的吸热、灭火和隔热。基于德耐隆改性耐火隔热毡的多孔特性和内部具有纳米级空隙可以减慢热传导,提供最低的热传导值,抗热冲击。德耐隆改性耐火隔热毡的耐高温性能和超低热导率(0.02W/m.k)对电池热失控蔓延过程影响较大。通过对热失控传播过程的分析,我们发现在德耐隆改性耐火隔热毡热管理条件下,热失控具有“局部性”的特点,德耐隆改性耐火隔热毡能够保护电池模组内的电芯之间不受热失控产生的高温的影响。

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