電気自動車のバッテリーハウジングを再生するために使用される材料は、乗客の安全において重要な役割を果たします。EVの安全性と性能を重視するために、エンジニアはバッテリーの熱 安定性を高め、熱暴走を防ぎ、火災や爆発のリスクを軽減する材料を使用する必要があります。エンバリオでは、電気自動車のバッテリー内のコンポーネントに最適なTepex®ブランドの新しい複合材料をテストしました。この複合材は、試験片の厚さが非常に薄く、電気自動車用バッテリーハウジングの標準的な熱暴走試験に合格しています。
電気自動車(EV)が電動交通機関でますます重要な役割を再生する中、バッテリーの安全性は最も重要です。EVは勢いを増しており、市場調査会社 Rho Motionによると、昨年のEVの世界販売台数は31%増の1,360万台となりました。バッテリー式電気自動車(BEV)と呼ばれる完全電気自動車は、そのうち950万台を占めています。
エンジニアとして、電気自動車のバッテリーハウジングを再生するために使用される材料が、火災の可能性を封じ込める上で重要な役割を果たしていることをご存知でしょう。EVの安全性を確保し、性能を維持するためには、バッテリーの熱 安定性を高め、熱暴走を防ぎ、火災や爆発のリスクを軽減する材料を利用する必要があります。
ご承知のとおり、火災が車両全体に広がって乗員を危険にさらさないように、あらゆる努力を払う必要があります。バッテリーハウジングに使用する材料が、火災が発生したときにバッテリーハウジングがさらされる極端なストレスに耐えることができることを確認するには、熱暴走テストを行う必要があります。そして、私たちはあなたのためにそれをしました。
電気自動車のバッテリー内のコンポーネントに最適な Tepex® ブランドの新しい複合材料をテストしました。この複合材は、試験片の厚さが非常に薄く、電気自動車用バッテリーハウジングの標準的な熱暴走試験に合格しています。この複合材は、バッテリーセル火災の極端な条件に対して高い耐～性 ex. Water resistance 耐水性を持っており、これは多層構造で材料を強化する不燃性の長くて連続した繊維に起因しています。構造材料は、1000°Cを超える極端な圧力と温度、特にバッテリーセルの熱暴走中に発生する研磨性の高温粒子による粗暴な衝撃に耐えることができます。
この複合材は、UL 2596に準拠したバッテリーエンクロージャの熱暴走(BETR)試験など、これをカバーする標準試験に合格でき、試験片の厚さはわずか2ミリメートル以下です。壁の厚さがわずか2mmであっても、産業用火災安全アプリケーションを含むさまざまな分野のリーディングカンパニーであるsvt Holding GmbHが実施した粒子衝撃を伴うバッテリー応力試験の要件を容易に満たす材料です。
粒子衝撃にさらされても、 Tepex® 試験片は、試験終了時の温度が1400°Cまで高かったときも、その後さらに20秒間も燃え尽きませんでした。これは、材料に追加の保護対策がなく、金属板を支持していませんでした。
肉厚が薄くても高い安全性が確保され、ひいては軽量化が図られています。複合材は、外部の火源に対する効果的なバリアとしても機能します。国連規則180、6.2.4に基づくファイヤーパンテストでは、事故状況における非常に現実的なバッテリー火災シナリオをシミュレートし、燃料を燃焼させても材料に穴は開きませんでした。繊維は発火しませんでした。
新しい複合材料のもう一つの利点は、スチールやアルミニウムよりもはるかに軽いことです。ガラス繊維のみで強化された材料の密度は、スチールよりも約70%低くなっています。そして、複合体のコア層が炭素繊維で強化されている場合、密度の差は大きくなります。アルミニウムと比較すると、当社の複合材は3分の1以上大幅に軽量化することができます。
複合材料は、長繊維および/または連続繊維の複数の層から構成されます。要件に応じて、各層を特殊な繊維テキスタイルで補強することができます。複合材料中の総繊維含有量は重量比で50%を超えています。ポリアミドまたは他のエンジニアリングプラスチックをマトリックス材料として使用することができます。したがって、複合材を要件に特別に適合させるように要求できます。
複合材料は、再生炭素繊維を含むバリアントで利用可能であり、複合材料全体の再生材料の割合は重量比で約36%になります。この複合材は、非常に高い機械的荷重を受けるハウジングに特に適しています。炭素繊維は、ハウジングを電磁的にシールドする必要がある場合に選択される材料になります。すべての繊維 にマトリックスプラスチックを含浸させ、閉じたプラスチック表面を作ります。これにより、高誘電強度や表面耐～性 ex. Water resistance 耐水性などの優れた電気特性が保証されます。また、優れたトラッキング耐～性 ex. Water resistance 耐水性(CTI A > 400 V、耐トラッキング指数)も提供します。
ポリアミドベースの複合材料は、浸漬冷却液にも耐性があります。バッテリーハウジング全体は、直接冷却の手段として、これらの非導電性で難燃性の高い流体に浸されることがよくあります。これは、バッテリーの急速充電時に発生する大量の熱を放散するために行われます。標準的な誘電体浸漬冷却流体中での長期保存では、1,500時間後でも、複合材料は機械的 特性に変化したり、膨潤し始めたりせず、冷却液中に物質を放出しないことが示されました。
熱可塑性 材料として、この新しい複合材は、Tepex® 有機シートシリーズのすべての他の製品と同様に、簡単にリサイクルできるため、生産廃棄物を細断し、射出成形用の品質確実なリサイクルコンパウンドとして再利用できます。コンポーネントもこの方法でリサイクルできます。さらに、複合材料や部品は、溶媒分解や解重合によってリサイクルすることもできます。
グローバルプロダクトマネジメント&マーケティング責任者 Tepex
熱可塑性 加工分野のさまざまな企業で働いた後、2011年に研究開発責任者としてBond-Laminates GmbH(現在はエンバリオ企業)に入社しました。2017年から2021年までは、コンシューマーエレクトロニクスおよびスポーツのマーケティングおよびセールスの責任者を務め、2021年にはTepexのグローバル製品管理およびマーケティングの責任者になりました。Dirkは、機械的工学とポリマー技術の博士号を取得しています。
15 March 2024
