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        電動車自燃現象頻發,來看這些新款阻燃材料如何讓“熱失控”可控
        來源 : 公開網絡
        作者 : 公開網絡
        時間 : 2022-05-05

        我國已成為全球第一大新能源汽車市場,隨著市場擴大,新能源汽車的安全事故也屢見報端。

         

        4月25日,據網絡爆料,北京朝陽區一充電站內,一輛北汽新能源EU400電動汽車充電發生自燃。

        電動車自燃現象頻發,來看這些新款阻燃材料如何讓“熱失控”可控

         

        圖片來自電車之家

         

        4月21日下午14時許福建省莆田市某停車場內,一新能源汽車在充電時突發火災并引燃旁邊的另一輛汽車。

        電動車自燃現象頻發,來看這些新款阻燃材料如何讓“熱失控”可控

         

        電動車自燃現象頻發,來看這些新款阻燃材料如何讓“熱失控”可控

         

        福建省莆田市某停車場內某新能源汽車自燃(圖片來自生產安全管理公眾號)

         

        此前,一輛威馬EX5電動汽車充完電3分鐘后突然冒煙起火。

        電動車自燃現象頻發,來看這些新款阻燃材料如何讓“熱失控”可控

         

        ??谝煌REX5充電后起火(圖片來自極目新聞)

         

        新能源汽車與傳統燃油車的本質區別在于,采用電能替代了燃料燃燒產生的動力。為什么沒有可燃物,反而產生了漏電、自燃等問題呢?

         

        究其原因在于,新能源汽車的發動機工況嚴苛程度并不亞于傳統燃油車,而為了使動力最大化,大多數新能源汽車也采用了輕量化的設計思路,使用高分子材料取代了原來的金屬部件。這就涉及到了材料耐熱、阻燃性能方面的問題。

         

        新能源汽車阻燃部件和材料

         

        電能往往帶來高熱高壓的環境,目前市場上的主要新能源品牌采用的電壓都不盡相同,最高可達到700V左右。

         

        這就導致了如果阻燃性能不佳,那么當高壓電擊穿材料,或者當電熱溫度過高時,材料就極有可能發生燃燒,導致整車漏電或起火的問題。

         

        接下來我們分別從電池包殼體、充電設施、連接器等方面,來看一下目前主流的選材及要求。

         

        電池包殼體

         

        電池包是新能源電動車的核心部位,目前為了滿足車身輕量化的需求,多采用“以塑代鋼”的設計理念。

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        這就要求材料能夠有良好的介電性能、熱血性能以及機械性能,且同時能夠有良好的阻燃性。

         

        一般來說,目前主流的選材以玻纖增強、碳纖維增強復合材料等體系,包括ABS、PP、HDPE等。

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        而當下也出現了采用高溫尼龍等工程塑料來作為殼體選材的研發趨勢,同樣在管路方面高溫尼龍的市場前景也較為廣闊。

         

        充電設施

         

        我們常說的充電設施廣義上包括充電樁、充電槍等產品,細化分類中還包括高壓線、高壓接插件等等。

         

        隨著國家大力發展新能源汽車,充電樁設施的普及也成為了重點。而充電樁往往安裝在室外,所以在要求方面,除了常規的阻燃性、耐熱性、電學性能、力學性能以外,還要注重材料的耐化、耐候等特性。

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        目前充電樁/槍的殼體主要仍采用阻燃耐候改性的PC材料。要求能夠耐受80℃160小時以上的熱老化測試,同時其阻燃要求需達到UL94 V-0級別。

         

        值得一提的是,耐低溫性能也是選材時需要考慮的特點之一。綜合考量之下,目前大多數廠家都采用了PC或PC/ABS等材料。

         

        連接器

         

        隨著新能源汽車電驅動單元的功率越來越大,工況電流和電壓也隨之提高,對連接器材料的要求也不斷提升,諸如高抗沖、高耐熱、高CTI等等,且連接器結構比較復雜,同時也要求材料具備良好的流動性。

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        在連接器方面,目前多以工程塑料為主,諸如PA、PBT等材料是選擇的熱門。而這些材料的阻燃改性,以及阻燃的具體性能成為了各企業關注的焦點。

         

        新能源車電池包阻燃解決方案

         

        隨著電動車的普及,電動車自燃事故將越來越多。數據顯示,2021年我國新能源汽車保有量達到了784萬輛,全國范圍內發生了3000起火災事故,其原因幾乎都離不開熱失控。

         

        熱失控是電池單元受到各方面的應力并隨后升溫的現象。一旦電池內部電壓過高或者放電出現電流短路,電池溫度容易快速上升,達到一定水平后就會產生火焰。而由于鋰電池對水有很高的反應性,電池爆炸時很難用水來滅火。

         

        為防止電池包熱變形、熱失控,不少材料企業紛紛推出相關阻燃材料,以提升電動汽車的使用安全性。

         

        LG化學:阻燃性提升44倍的新型工程塑料

         

        LG化學公司(LG Chem)近日推出一款新型阻燃工程塑料,可防止熱變形,專門用于電動汽車電池包。

         

        據介紹,這款新型特殊阻燃劑是一種高性能工程塑料材料,由聚苯醚(PPO)、聚酰胺(PA)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等多種材料組成。

        電動車自燃現象頻發,來看這些新款阻燃材料如何讓“熱失控”可控

         

        LG化學推出一款新型阻燃工程塑料(圖片來自LG Chem)

         

        與普通阻燃塑料相比,這種新型材料具有出色的耐熱性,在用于電動汽車電池蓋時,可以在更長的時間內隔熱。該材料還具有極好的尺寸穩定性,可以在溫度變化的情況下繼續保持其形狀。

         

        根據LG 化學的內部測試結果,這種材料可以在1000℃的溫度下阻止400秒以上的熱失控引起的火焰傳播,其阻燃性能比普通阻燃塑料提升44倍。

         

        LG 化學的新型工程塑料材料可應用于電池組蓋,以便在發生火災時延遲燃燒期,防止火焰蔓延。這將有助于確保疏散司機和滅火所需的時間。

         

        據介紹,LG化學已經完成了大規模生產所需的系統建設,并計劃按照客戶的時間表從2023年開始全面生產。LG化學目前正在韓國、美國和歐洲申請專利。并根據電池外殼的供應情況,該公司計劃擴大其材料在車輛以及各個行業的應用。

         

        除了LG化學,不少化工企業都在推進電池包耐阻燃材料的研發創新,以助力提高電動汽車的安全性。

         

        特瑞堡:新型超輕質耐火材料

         

        特瑞堡(Trelleborg)的應用技術業務近期推出了新型超輕質耐火材料。

         

        據介紹,這款耐火材料FRV具備獨特的阻燃性能,可用于電動汽車的電池保護。特瑞堡應用技術運營全球業務經理 Kerry Lyons 表示:“FRV 的重量僅為 1.2 kg/m2,超輕且極其靈活。該材料能夠塑形以適應任何尺寸大小,或用于懸垂或包裹困難的輪廓。與 FR1500 面板結合使用時,它打造了輕巧的保護解決方案,非常適合 EV 電池盒和外殼,或作為應對火災風險的應用。”

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        特瑞堡(Trelleborg)新型超輕質耐火材料(圖片來自特瑞堡)

         

        特瑞堡的 FRV 材料可在 +1100°C 下阻燃長達 90 分鐘,在火災中不會燒穿或膨脹。FRV 可就地使用不需要持續維護,并且易于運輸和安裝,使其適用于新應用和升級應用。

         

        贏創:新型尼龍12化合物

         

        在電動汽車中,除了電池蓋需要阻燃防火,采用銅或鋁制成的電池母線也需要阻燃防火。通常這些電池母線的防火保護由其銅線或鋁線外層的涂覆復合物來完成。

         

        贏創公司近期推出的含有無鹵防火添加劑的新型尼龍12化合物Vestamid LX9050 OR,可實現超高等級的耐火阻燃性。據介紹,該化合物符合UL94規定的V-0級易燃性要求,其0.5-0.7 mm的涂層厚度可滿足30 平方毫米至約150 平方毫米母線剖面的電動汽車絕緣要求。

        電動車自燃現象頻發,來看這些新款阻燃材料如何讓“熱失控”可控

         

        贏創公新型尼龍12化合物Vestamid LX9050 OR,可實現超高等級的耐火阻燃性(圖片來自贏創)

         

        由于電池銅母線或鋁母線通常采用共擠進行涂覆,Vestamid LX9050具有良好的加工性能或更高的擠壓速度,與金屬芯的附著力較好,無需要粘附促進劑。此外,由于該化合物的高彈性,涂層母線在擠壓后成形良好。

         

        該化合物也適用于注塑加工。由于使用了無鹵阻燃劑,它還可以用于制造汽車電子或電氣行業的其他部件。

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