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德耐隆二氧化硅隔热保温毡应对电池组热失控

  本站   2021-04-21 次浏览


锂离子电池研发至今,相比于其他类型动力电池具有良好的性能,能够较好地满足电动汽车对动力电池的诸多要求,应用越来越广泛。对于应用于电动汽车及大型储能装置中的大容量型动力锂离子电池,限制其推广应用的主要因素是电池的循环性能、安全性能和成本。电池组的安全性问题概括起来叫“热失控”,也就是到达一定的温度之后就不可控了,温度直线上升,然后就会燃烧蔓延致其他电芯最终爆炸。而过热、过充、内短路、碰撞等是引发动力电池热失控的几个关键因素。

发生电池事故大多都是由于电芯组之间的某一个电芯单体发生热失控后产生大量热,最终蔓延致周围电芯单体受热产生热失控。因而, 电池模组安全问题的重要关注点是如何有效抑制电池模组内的热失控蔓延的问题。为此,各大车企也都推出了相对的应对方案。

所以温度对电池组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。



部分电池组的生产商会通过填充物实现隔离来防止热失控蔓延。隔离的目的是阻断传播,它包括电池包内的隔离,电池包外的隔离。电池组内的隔离包括利用纵横梁对模组进行隔离,利用耐火隔热材料填充进行隔离。根据分析可大致分为以下两种:

一、这些结构要能够耐高温,导热率越低越好;同时,在各自区域的电池箱下壳体底部和侧面均设置有云母纸,要求耐温500-800℃高温,阻燃UL94V-0

二、采用耐火隔热材料,在电池包与车辆之间建立隔热屏障,延缓电池箱高温扩散至乘客舱。

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。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。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。

德耐隆改性耐火隔热毡材料能在各种电子设备和汽车应用中脱颖而出,并且能应对大容量动力电池系统和其他部件的设计和生产的挑战,主要归功于以下特点:

•产品密度150kg/m³(GB/T5480-2008

•长期服务温度 -200℃至1200℃ (GB/T17430-1998ASTM 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.kGB/T10295-2008ASTM C 447

•加热线收缩率<2%@650℃(ASTM C 356

•燃烧等级 A级(GB 8624-2012

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。

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(1mm)的柔性德耐隆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。


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