뒤셀도르프, 2023 년 9월 26일 – Envalior는 매우 낮은 테스트 시편 두께에도 불구하고 전기 차량 배터리 하우징에 대한 표준 열 폭주 테스트를 통과한 Tepex 브랜드의 새로운 복합재를 제공합니다. 배터리 셀 화재의 극한 조건에 대한 이 복합재의 높은 저항 성은 다층 구조에서 소재 소재를 강화하는 불연성 길고 연속적인 섬유에 기인할 수 있습니다. "우리의 구조용 소재 소재가 극한의 압력, 1000°C를 훨씬 초과하는 온도, 배터리 셀의 열 폭주 중에 발생하는 연마성 고온 입자에 의한 충격을 견딜 수 있는 것은 모두 섬유 덕분입니다. 그렇기 때문에 셀 하우징, 홀더 및 파티션과 같은 배터리 내부 구성 요소에도 이상적입니다"라고 Tepex® 제품 관리 책임자인 Dr. Dirk Bonefeld는 말합니다.
배터리 셀 화재의 효과적인 억제
차량 배터리 셀은 전기 오작동, 기계적 손상과 같은 요인으로 인해 발열 화학 반응으로 인해 화재가 발생할 위험이 있습니다. 이 과정을 "열 폭주"라고 합니다. 화재가 한 세포에서 다음 세포로 퍼지는 것을 "열 전파"라고 합니다. 화재가 차량 전체로 번져 탑승자를 위험에 빠뜨리지 않도록 모든 노력을 기울여야 합니다. 이것이 배터리 하우징이 화재를 억제하는 데 중요한 역할을 하는 이유입니다. 열 폭주 테스트는 화재가 발생했을 때 배터리 하우징이 노출되는 극한의 응력을 시뮬레이션합니다. Bonefeld는 "우리의 새로운 복합재는 UL 2596에 따른 BETR 테스트와 같은 이러한 만일의 사태를 다루는 표준 테스트를 2mm 이하의 테스트 시편 두께로 통과할 수 있습니다"라고 말합니다. BETR은 "배터리 인클로저 열 폭주"의 약자입니다. 또한 벽 두께가 2mm에 불과한 이 소재는 산업 화재 안전 응용 분야를 포함한 다양한 분야의 선두 기업인 svt Holding GmbH에서 실시한 입자 충격과 관련된 배터리 응력 테스트의 요구 사항을 쉽게 충족합니다. "입자 충격에 노출된 경우에도 Tepex® 테스트 표본은 테스트 종료 시 온도 온도가 1400°C까지 높았을 때나 그 후 20초 동안 번스루를 겪지 않았으며, 이는 소재 및 지지 금속판에 추가 보호 조치가 없었습니다. 따라서 벽 두께가 얇고 무게가 가벼워도 높은 수준의 안전성이 보장됩니다"라고 Bonefeld는 말합니다. 복합재는 또한 외부 화재원에 대한 효과적인 장벽 역할을 합니다. UN 규정 180, 6.2.4를 기반으로 사고 상황에서 매우 사실적인 배터리 화재 시나리오를 시뮬레이션하는 화재 팬 테스트에서 연료를 태워도 소재 구멍이 생기지 않았고 섬유가 점화되지 않았습니다.
대량 생산에 적합한 경량 설계
소재 소재의 또 다른 장점은 강철이나 알루미늄보다 훨씬 가볍다는 것입니다. "독점적인 유리 섬유 강화 소재 변형의 밀도 밀도는 강철보다 약 70% 적습니다. 그리고 복합재의 코어 층이 탄소 섬유로 강화되면 이러한 밀도 차이가 훨씬 더 커집니다. 따라서 알루미늄과 비교할 때 당사의 복합재는 1/3 이상 가벼울 수 있습니다"라고 Bonefeld는 말합니다. Envalior 는 이 경량 소재 개발을 완료하여 현재 대량 생산에 적합한 수량으로 제공하고 있습니다.
다양한 섬유, 섬유 배열 및 매트릭스 소재 선택
복합재는 긴 및/또는 연속 섬유의 여러 층을 포함합니다. 요구 사항에 따라 각 층을 특수 섬유 직물로 강화할 수 있습니다. 복합재의 총 섬유 함량은 50 중량% 이상입니다. 폴리 아미드 또는 기타 공학 플라스틱 은 매트릭스 소재 재료로 사용될 수 있습니다. "특히, 섬유, 섬유 배열 및 매트릭스 소재와 관련하여 선택의 자유가 크다는 것은 우리 소재의 주요 강도입니다. 이는 개별 요구 사항에 맞게 특별히 조정할 수 있음을 의미합니다"라고 Bonefeld는 말합니다.
복합재는 재활용 탄소 섬유를 포함하는 변형으로도 제공되므로 복합재 전체에서 재활용 소재 비율은 약 36 중량 %입니다. "이 복합재는 매우 높은 기계적 하중을 받는 하우징에 특히 적합합니다. 그리고 탄소 섬유는 하우징이 전자기적으로 차폐되어야 할 때 선택하는 소재"라고 Bonefeld는 말합니다. 이 차폐는 배터리 내부 또는 근처의 모든 장비가 전기 또는 전자기 간섭에 노출되지 않도록 합니다.
전기 절연성, 높은 유전 강도 및 추적 저항
외부 층의 섬유는 매트릭스 플라스틱으로 완전히 함침되어 닫힌 플라스틱 표면을 만듭니다. "이것은 우리의 소재가 높은 유전 강도 및 표면 저항과 같은 뛰어난 전기적 특성을 나타내도록 보장합니다"라고 Bonefeld는 말합니다. 또한 뛰어난 추적 저항(CTI A > 400V CTI)을 제공합니다.
침지 냉각 유체에 대한 내성
복합재는 또한 침지 냉각 유체에 내성이 있습니다. 전체 배터리 하우징은 예를 들어 배터리가 급속 충전될 때 생성되는 상당한 양의 열을 발산하기 위해 직접 냉각(침지 냉각)의 수단으로 이러한 전기적으로 비전도성 및 난연성이 높은 유체에 잠기는 경우가 많습니다. 표준 유전체 냉각 유체에 장기간 보관한 결과, 1,500시간 후에도 복합재는 기계적 속성에 변화가 없거나 팽창하기 시작하지 않으며 냉각 유체로 물질을 방출하지 않는 것으로 나타났습니다. 이는 침지 냉각 유체에 문제없이 사용할 수 있음을 의미합니다.
지속 가능한 소재 순환 창출
열가소성 소재인 새로운 복합재는 Tepex® 유기농 시트 제품군의 다른 제품모두 마찬가지로 쉽게 재활용할 수 있으며, 이는 자투재와 같은 생산 폐기물을 쉽게 파쇄한 다음 사출 성형 품질 보장된 재활용 화합물로 재사용할 수 있음을 의미합니다. 구성 요소도 이러한 방식으로 재활용할 수 있습니다. 복합재 및 구성 요소는 용융 분해 및 해중합을 통해 재활용할 수도 있습니다. "따라서 우리의 새로운 소재는 지속 가능한 소재 사이클을 만드는 데 완벽합니다"라고 Bonefeld는 말합니다.
전기차에 대한 관심 증가
2022년 전 세계 도로에는 2,600만 대의 전기 자동차가 있었으며, 이는 전년 대비 900만 대 이상 증가한 수치입니다. 국제에너지기구(IEA)의 예측에 따르면 이 수치는 2030년까지 2억 명 이상으로 증가할 것입니다. 이는 전기 자동차가 개인 교통 교통에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있음을 의미합니다. 전기 자동차의 가장 큰 시장은 현재 중국이지만 2023년 초에 100만 대 이상의 모두 전기 자동차가 등록된 독일에서도 숫자가 증가하고 있습니다. "우리는 소재 통해 전기 교통 세계의 안전과 지속 가능성 향상시켜 이 친환경적인 형태의 교통이 마침내 돌파구를 마련할 수 있도록 최선을 다하고 싶습니다"라고 Envalior의 글로벌 영업 및 비즈니스 개발 Tepex 책임자인 Henrik Plaggenborg는 말합니다.
Envalior는 산업 리더인 디에스엠 엔지니어링 머티리얼즈(DEM)와 랑세스 기능성소재사업부(HPM)의 합병으로 탄생한 신생 회사입니다. 세계 최고의 고성능 공학 플라스틱 제조업체 중 하나입니다.
Envalior에서 제공하는 제품 및 서비스에 대한 자세한 내용은 https://envalior.com/products-services/ 를 참조하십시오 .
Envalior의 전문가들이 번스루(burn소재through)를 거치지 않고 배터리 응력 테스트를 성공적으로 견뎌낸 Tepex® 테스트 표본을 검사합니다.
사진: Envalior
입자 충격과 1400°C의 높은 테스트 종료 시 온도에 노출된 후에도 Tepex® 테스트 표본은 번스루를 겪지 않았습니다.
사진: Envalior © 2021
