Применение аэрогеля в энергетических батареях

Что такое аэрогель ?

Аэрогель — это особый тип геля, в котором газ заменяет жидкость в структуре геля без фундаментального изменения его сети или объема. Из-за полупрозрачного цвета и чрезвычайно легкого веса его иногда называют «твердым дымом» или «замороженным дымом». Внутренняя структура аэрогеля уникальна и обладает исключительными теплоизоляционными свойствами. Аэрогелевые материалы характеризуются низкой плотностью, большой площадью поверхности и высокой пористостью. Они обладают особыми тепловыми, оптическими, электрическими и акустическими свойствами, включая высокую термостойкость, низкую теплопроводность, низкий показатель преломления и низкую скорость распространения звука. Благодаря своей уникальной структуре аэрогель превосходит традиционные изоляционные материалы, такие как алюмосиликат и стекловата, по изоляционным характеристикам, благодаря отсутствию конвекции, эффекту бесконечной блокировки и эффекту бесконечно длинного извилистого пути. Таким образом, аэрогель является отличным материалом для применений, требующих чрезвычайно высоких требований к изоляции, а также легкости, стабильности и хороших характеристик.

В зависимости от различных материалов аэрогели можно разделить на четыре категории: неорганические аэрогели, органические аэрогели, гибридные аэрогели и композитные аэрогели. Каждый тип имеет специфические свойства и находит применение в последующих секторах, таких как аэрокосмическая промышленность, промышленное оборудование, нефтехимия и строительство трубопроводов.

Среди них аэрогель SiO2, как превосходный легкий нанопористый аморфный твердый материал с исключительными огнезащитными и теплоизоляционными свойствами, в настоящее время является наиболее зрелым продуктом с точки зрения технологии производства и коммерческого применения. Он обладает выдающимися свойствами, такими как низкая плотность, низкая теплопроводность, высокая пористость и высокая удельная поверхность. Аэрогель SiO2 имеет широкие перспективы применения в таких областях, как изоляция трубопроводов, теплоизоляционные покрытия, энергосберегающее стекло, защита трубопроводов от коррозии, адсорбционный катализ и многое другое.

Вот характеристики аэрогелей:

1. Низкая теплопроводность.

2. Высокая термостойкость.

3.Легкие и тонкие изделия.

4. Высокая гидрофобность.

5. Отличная стабильность размеров.

6.Легкий.

7. Умеренный

8.гибкость

Что такое аэрогелевая изоляционная пленка?

Пленки аэрогеля, покрытые сложным акриловым эфиром, можно использовать для производства изоляционных пленок аэрогеля, которые обладают как изоляционными, так и адгезионными свойствами. Их можно наносить непосредственно и приклеивать к поверхности компонентов для достижения изоляционного эффекта.

Изоляционные прокладки из аэрогеля представляют собой разновидность композитного изоляционного материала на основе кремнеземного аэрогеля и подложки из керамического волокна. Они эффективно блокируют теплообмен между тепловыделяющими деталями и корпусом оборудования.

Аэрогели обладают очевидными преимуществами и широко используются в высокотехнологичных областях машиностроения и оборудования. С одной стороны, аэрогели обладают отличными эксплуатационными характеристиками и низкой плотностью, что делает их очень подходящими для большинства изоляционных и теплоизоляционных применений. Однако производство аэрогелей требует высоких барьеров, значительных инвестиций в оборудование и сложного контроля процесса. Таким образом, стоимость аэрогелей относительно высока, и они в основном используются в тех случаях, когда техника и оборудование требуют высоких требований к применению и производительности.

Чем ниже рабочая температура аккумуляторов, тем дольше срок их службы. Изоляционный хлопок на крышке аккумуляторного блока представляет собой новый тип компактного, энергосберегающего, отражающего изоляционного покрытия с высокой эффективностью, тонким слоем, теплоизоляцией, декоративными, водонепроницаемыми, огнестойкими, коррозионно-стойкими и изоляционными свойствами. Покрытие образует на поверхности объектов трехмерную сетчатую полую структуру, состоящую из замкнутых микрошариков. Нанополые керамические микрошарики соединяются вместе, образуя изолированные изоляционные блоки.

Уровень изоляции может достигать R-30.1, а коэффициент теплового отражения превышает 90%, что позволяет значительно отражать инфракрасное излучение и предотвращает нагрев объектов инфракрасными лучами. Теплопроводность покрытия составляет 0,03 Вт/м·К, что эффективно подавляет лучистое тепло и теплопроводность от солнца и инфракрасного излучения. Эффективность изоляции и термического ингибирования может достигать около 90%. Это ультралегкий изоляционный материал низкой плотности.

В настоящее время литий-ионные аккумуляторы являются основным источником энергии для транспортных средств на новой энергии. Однако тепловой разгон в экстремальных условиях представляет собой значительную угрозу безопасности аккумуляторов этих транспортных средств. В области транспортных средств на новых источниках энергии изоляционные материалы из аэрогеля в основном используются для изоляции и огнезащиты между аккумуляторными элементами, изоляции и амортизации между модулем и корпусом, внешнего слоя защиты от холода аккумуляторной батареи и высокотемпературного изоляционного слоя. . Это позволяет лучше контролировать температуру и электрическое управление батареями, значительно снижая вероятность температурного выхода из-под контроля. По сравнению с традиционными изоляционными пенопластами IXPE изоляционные прокладки из аэрогеля имеют значительные преимущества с точки зрения рабочей температуры, теплопроводности, огнестойкости и других ключевых показателей.

Чем полезен аэрогель?

Растущий спрос на изоляционные материалы обусловлен требованиями безопасности аккумуляторов. Поскольку требования к безопасности аккумуляторных блоков продолжают расти, аэрогель, как высококачественный изоляционный материал, может значительно повысить показатели безопасности аккумуляторов. Поэтому он все чаще используется в аккумуляторных батареях. В частности, литий-ионные аккумуляторы с более высокой плотностью уплотнения и большей дальностью действия требуют в процессе производства более высококачественных аэрогелевых материалов, чтобы соответствовать требованиям безопасности. В связи с этим скорость проникновения аэрогелевых материалов постоянно увеличивается. Кроме того, постепенно происходит проникновение в другие области, такие как литий-железо-фосфатные аккумуляторы и аккумуляторные батареи. С одной стороны, с увеличением объема поставок последующих аккумуляторов также будет увеличиваться применение аэрогеля в качестве изоляционного материала PACK. В то же время, благодаря контролю затрат и увеличению скорости проникновения, доля применения аэрогеля будет еще больше расширяться. Ожидается, что быстрый рост спроса на аэрогель будет обусловлен новой индустрией энергетических аккумуляторов, что сделает ее еще одним потенциальным рынком помимо строительного сектора.

Изоляционная прокладка аккумулятора состоит из материала сердцевины, такого как предварительно окисленный шелк или другие типы аэрогелей, инкапсулированного полимерной пленкой (ПЭТ, ПИ) или огнестойким покрытием, полученным путем термопрессования, или композитным покрытием. Он обладает превосходными изоляционными и амортизирующими функциями и в основном используется для тепловой защиты между элементами силовой литиевой батареи, предотвращая тепловой разгон элементов и значительно улучшая впечатления от вождения транспортных средств на новых источниках энергии.

Когда в одном из аккумуляторных элементов происходит тепловой выход из-под контроля, изоляционная прокладка из аэрогеля может блокировать передачу тепла к соседним элементам, предотвращая диффузию тепла и избегая эффекта домино из-за термического выхода из-под контроля в аккумуляторных элементах новой энергии. Изоляционная прокладка из аэрогеля также имеет хорошие характеристики сжатия и может действовать как амортизирующий материал между элементами, компенсируя изменения расширения и сжатия элементов во время зарядки и разрядки.

При применении в модуле литий-ионной аккумуляторной батареи низкая теплопроводность изоляционного листа аэрогеля может эффективно подавлять быстрое рассеивание тепла во время высокоскоростной зарядки и разрядки элементов. Когда ячейка испытывает тепловой разгон, она может обеспечить изоляцию, чтобы задержать или предотвратить несчастные случаи. В случае перегрева и возгорания элемента изоляционная плита из аэрогеля с негорючими характеристиками класса А может эффективно блокировать или задерживать распространение огня, обеспечивая достаточное время для эвакуации. Таким образом, изоляционные листы аэрогеля играют важную роль в повышении показателей безопасности аккумуляторных батарей новых энергетических транспортных средств.

Добавляя изоляционные прокладки из аэрогеля между аккумуляторными модулями, можно эффективно подавить термодиффузию и отсрочить возникновение несчастных случаев в случае выхода из-под контроля температуры элемента. С другой стороны, изоляционные прокладки из аэрогеля обладают низкой теплопроводностью, хорошим изоляционным эффектом, огнестойкостью класса А и легким весом. При применении в изоляции аккумуляторного блока они могут обеспечить работу аккумулятора в условиях низкой температуры и сэкономить ценное пространство в ограниченном пространстве аккумуляторного блока.

Продукты из аэрогеля сочетают в себе наноаэрогель с базовыми материалами, такими как стекловолокно и керамическое волокно. Эта идеальная комбинация сохраняет превосходные свойства аэрогеля, такие как легкость и изоляция, а также придает ему гибкость и прочность. Эти аэрогелевые изделия обладают дополнительными характеристиками, включая длительный срок службы, высокие изоляционные характеристики, высокую огнестойкость и отличные механические свойства. Они широко используются в таких областях, как военная аэрокосмическая промышленность, теплоэнергетические сети, нефтехимия, транспортные средства на новой энергии, аккумуляторы, железнодорожный транспорт, бытовая электроника и текстиль.