Возгорания, связанные с литиевыми аккумуляторами электровелосипедов и электросамокатов, вынудили регулирующие органы, производителей аккумуляторов и производителей пластиковых материалов повысить свои стандарты безопасности. Это увеличивает использование огнестойкого ПП в компонентах электровелосипедов.
Какие компоненты электровелосипедов нуждаются в огнестойких материалах?
Не все пластиковые компоненты электровелосипеда требуют огнестойкости. Основное внимание обычно уделяется деталям, расположенным вблизи источников тепла, аккумуляторов, проводки или электрических цепей.
Типичные области применения включают:
- Корпуса аккумуляторных блоков
- Разделители аккумуляторных модулей
- Крышки зарядных портов
- Корпуса контроллеров
- Распределительные коробки
- Компоненты защиты проводки
- Внутренние конструктивные опоры рядом с элементами литиевых батарей
Из всех компонентов корпус батареи считается одной из наиболее важных зон безопасности. В зависимости от конструкции пластиковых материалов, окружающих аккумуляторную батарею, при возникновении теплового разгона пламя может замедляться или распространяться еще быстрее.
Существуют также многочисленные беседы между пользователями электровелосипедов, которые выражают опасения по поводу возгорания аккумуляторов, особенно когда они заряжают свои батареи или используют некачественные аккумуляторные системы. Пользователи всегда подчеркивают, что размер аккумулятора, корпус аккумулятора и материалы влияют на опасность возгорания.
Какие материалы традиционно использовались?
Ранние модели электровелосипедов обычно использовали:
- Стандартный полипропилен (ПП)
- АБС-пластик
- Смеси поликарбоната
- Алюминиевые корпуса
- Базовые конструкционные пластики без антипиренов
Эти материалы в основном выбирались для снижения затрат, обеспечения легкого веса и простоты литья под давлением. Однако с увеличением плотности энергии аккумуляторов обычные пластики начали демонстрировать ограничения:
Проблема традиционных материалов | Потенциальный риск |
Низкая огнестойкость | Более быстрое распространение пламени |
Капельное плавление при горении | Риски вторичного возгорания |
Плохое тепловое экранирование | Передача тепла соседним ячейкам |
Ограниченная способность соответствия | Трудности с соблюдением новых стандартов пожарной безопасности |
С другой стороны, в ряде стран и географических регионов наблюдалась тенденция к усилению
регулирования электротехнической продукции, аккумуляторных систем и транспорта. Это включает требования к воспламеняемости UL 94, которые приобрели значение для пластиков аккумуляторов, а также более широкое использование экологически безопасных добавок, соответствующих RoHS и REACH. Производители в целом сократили использование галогенированных антипиренов.
В результате галогенсодержащие антипирены нашли более широкое применение в полипропиленовых (PP) пластиках для электротехнических и аккумуляторных применений.
Почему PP стал популярным выбором для применений с антипиренами
PP продолжает оставаться одним из наиболее распространенных пластиков, используемых в производстве электровелосипедов, благодаря своей экономической эффективности и прочности. Ниже приведены некоторые преимущества, связанные с PP с антипиренами:
1. Низкая плотность
Использование легких материалов имеет решающее значение для электровелосипедов, чтобы улучшить их ходовые качества и увеличить дальность поездки на одном заряде батареи. ПП имеет более низкую плотность по сравнению с другими типами конструкционных пластиков, что позволяет легко производить легкие изделия.
2. Отличная технологичность
ПП обладает превосходной технологичностью как в процессах литья под давлением, так и экструзии. Это облегчает изготовление корпусов аккумуляторов с точными размерами.
3. Экономическая эффективность
ПП более экономичен по сравнению с другими передовыми конструкционными пластиками с точки зрения стоимости материалов и обработки, что делает его пригодным для использования в массовом производстве электровелосипедов.
4. Совместимость с системами огнезащиты
Передовые системы огнезащиты на основе ПП могут быть разработаны для повышения их огнестойкости без ущерба для ударной вязкости и электроизоляционных свойств. Некоторые составы фактически могут соответствовать стандартам UL 94 V-0 для аккумуляторов.
Почему безгалогенные антипирены становятся все более популярными
Традиционные галогенированные антипирены были популярны в прошлом благодаря своей способности обеспечивать превосходную огнестойкость при минимальных концентрациях. Однако при горении некоторые галогенированные антипирены могут выделять вредные или коррозионные газы. Такой риск вызывал особую озабоченность для закрытых систем и потребительских товаров. Поэтому сегодня предпочтение отдается безгалогенным антипиренам в системах ПП.
Распространенные безгалогенные системы
Тип антипирена | Основные характеристики | Типичное применение |
На основе фосфора | Хорошая огнестойкость и образование угля | Корпуса аккумуляторов |
Фосфорно-азотные системы | Улучшенная синергия и производительность по UL 94 | Электрические компоненты из ПП |
Интумесцентные системы | Образует защитный углеродный слой при горении | ПП, полученный литьем под давлением |
Минеральные системы | Низкое дымовыделение | Применения для толстостенных изделий |
Из них фосфорно-азотные синергетические системы стали одними из наиболее рекомендуемых решений в качестве антипиренов для использования в электровелосипедах. Это связано с тем, что эти системы:
- Соответствуют требованию отсутствия галогенов
- Уменьшают образование дыма
- Улучшают образование коксового слоя
- Сохраняют механические свойства
- Эффективны в армированных ПП системах
Некоторые из коммерческих компаний, производящих антипирены, представили
фосфорно-азотные системыдля использования в полипропиленовых аккумуляторах.
Какие стандарты производительности важны для антипиренов из ПП для электровелосипедов?
При выборе химического антипирена производители учитывают не только то, будет ли химикат гореть. Среди критериев тестирования следующие:
- Рейтинг UL 94: UL 94 является одним из наиболее распространенных стандартов огнестойкости для пластмасс. Материал должен иметь рейтинг V-0 из-за низкого капания и самозатухающих свойств.
- Испытание раскаленной проволокой: Испытание раскаленной проволокой проверяет поведение пластика при воздействии перегревающихся электрических компонентов. Это особенно важно для зарядных устройств, разъемов и систем управления аккумуляторами.
- Термическая стабильность: Материал должен быть устойчив к термическому воздействию от длительной зарядки, высоких летних температур на открытом воздухе и повышенной температуры внутри аккумулятора.
- Механические свойства: Корпуса аккумуляторов должны выдерживать удары и сохранять стабильность и жесткость.
В последнее время были созданы некоторые современные материалы из ПП с целью сочетания огнестойкости и хороших механических свойств для использования в аккумуляторных системах электромобилей и электровелосипедов.
Практические советы по выбору материалов для новых покупателей
Для организаций, которые только начинают работать с огнестойкими материалами, выбор правильной рецептуры является сложной задачей. Ниже приведены некоторые рекомендации, которые широко используются в практических производственных проектах:
1. Выберите систему огнезащиты в зависимости от применения
Для тонкостенной крышки аккумулятора и толстостенной конструктивной детали может потребоваться разное количество антипиренов. Не предполагайте, что одна формула подходит для всех компонентов.
2. Проверьте совместимость с армированным ПП
ПП, армированный стекловолокном, широко используется при изготовлении корпусов аккумуляторов. Некоторые антипирены могут негативно повлиять на качество поверхности, механические характеристики или технологичность. Обеспечьте совместимость перед массовым производством.
3. Сосредоточьтесь на стабильности обработки
Неравномерное распределение антипиренов может привести к плохому качеству поверхности, хрупкости, несоответствию цвета и проблемам с литьем под давлением.
4. Подтвердите соответствие нормативным требованиям
Для экспортных электровелосипедов поставщики в идеале должны поддерживать соответствие RoHS, REACH и предоставлять данные испытаний UL.
5. Работайте с опытными поставщиками огнестойких материалов
Надежные поставщики огнестойких материалов обычно предоставляют рекомендации по техническим рецептурам, рекомендации по переработке, поддержку в тестировании и индивидуальные решения по компаундированию. Это может значительно сократить время разработки проектов, связанных с аккумуляторами.
Заключение
Быстрое развитие электровелосипедов привело к растущему вниманию к безопасности аккумуляторов и огнестойкости используемых материалов. С увеличением мощности литиевых батарей обычные пластики могут оказаться недостаточными в качестве изоляции и защиты наиболее важных электрических элементов.
Огнестойкие ПП-пластики являются отличным решением, обеспечивающим баланс между весом, технологичностью, низкой ценой и огнестойкостью. Безгалогенные антипирены для ПП-систем, особенно на основе фосфорно-азотных соединений, стали популярным трендом в этой отрасли.