新能源汽车超充时代来临,材料CTI值如何再创新高保障电气安全?

2024-08-08 530 苏州和塑美


应用背景


在新能源汽车行业飞速发展的今天,超快充技术成为提升用户体验的关键,高电压平台技术在不断优化进步,其存在的意义主要就是为了匹配不同零部件用电需求。简单来说,800V高压平台本质上就是一种高压电气系统的设计概念,往往我们在说新能源汽车“800V”平台往往并不是一个固定值,而是指:

(1)电池包额定电压在550-930V;

(2)最大/峰值电压还会上浮10%-20%;

(3)目前高压充电桩的电压为750V,未来会有更多950V以上。


同时,“800V”平台对于高分子材料也提出了新的升级方向:

(1)800V平台点击绝缘设计的几个关键性能:局部放电、电气间隙、爬电距离;

(2)爬电距离与材料相关,材料CTI值高,有利于电流设计并提升安全性。


新能源汽车材料性能一般需要满足电气安全、阻燃、耐腐蚀、耐油、耐高低温、高强度等等,其中PA6与PA66是最常用的工程塑料之一。


CTI值在电气安全中的意义


CTI作为衡量材料在高电压、高温、高湿环境下电气绝缘性能的重要指标,能够评估材料在特定条件下抵抗电弧和电火花能力,对于确保新能源汽车的电气安全至关重要。在超充时代,汽车材料的CTI值直接关系到车辆的安全性和可靠性。在新能源汽车的高压系统中,CTI值的提升是确保电气设备长期稳定运行的关键因素。2.png

玻纤增强尼龙阻燃材料电气性能表现


玻纤增强尼龙因其优异的机械性能和耐热性,在新能源汽车的电池包、电机控制器等关键部件中得到广泛应用。然而,随着超快充技术的应用,这些部件面临着更为严苛的工作环境。在这种情况下,仅依靠玻纤增强尼龙的机械性能已不足以满足安全需求,CTI值的增强变得尤为必要。
目前市面上常见的三类尼龙阻燃体系包括含卤阻燃体系、红磷阻燃体系、无卤无红磷阻燃体系,目前市面上的玻纤增强尼龙阻燃材料的CTI值能达到600V,无法实现更高更稳定的CTI值,所以更加高性能的CTI提升助剂成为进一步提升材料电气性能的技术突破方向。3.png

突破性的CTI提高助剂


近期,和塑美科技推出了CTI提高助剂——UsePoIy® CT 10系列(以下简称CT 10),是一款专为玻纤增强无卤阻燃体系研发的高性能助剂。据了解,和塑美这款新品的研发源于日益增长的电气安全需要,最终的研究成果也在三大关键场景中展现出了卓越的性能,有效提升了材料的CTI值,确保了新能源汽车的电气安全:
  1.   在新能源汽车超充场景下,CT 10能够使尼龙材料突破性地达到800V的CTI值,满足了高压充电技术的需求,远超当前行业水平;

4.png注:(1)图表中MB1720为阻燃剂浓度≥75%的阻燃母粒;(2)CT10添加量为有效成分添加量;
2. 即使在低玻纤含量的条件下,材料的CTI值也能稳定在600V以上,保证了材料的电气性能不受玻纤含量的影响;

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注:(1)图表中MB1720为阻燃剂浓度≥75%的阻燃母粒;(2)CT10添加量为有效成分添加量;
3、在添加色母(如黑色母与橙色母)的场景下,CTI提升助剂依然能够保持材料CTI值在600V以上,解决了传统色母添加对材料性能的影响。
产品性能表现:518a192f-f413-4a79-a62a-cbe6aec4e5ca.jpg
1、CTI提升效果

实验结果表明,在玻纤增强无卤阻燃尼龙中添加 CT 10后,在多个场景下均能实现材料CTI值的有效提升,据实验数据表明,每1%有效成分添加量能够提升材料CTI值25~50V。
2、耐热性
实验结果表面,CT 10在高温加工和高温工作环境下,均能保持有效成分不分解,确保了材料的力学性能维持在较高水平。同时实验结果表明热老化500h,材料CTI不降低,电气性能处于长期稳定状态。7.png
注:(1)图表中MB1720为阻燃剂浓度≥75%的阻燃母粒;(2)CT10添加量为有效成分添加量;
3、阻燃协效

此外,作为阻燃协效成分,CT 10系列在适当减少阻燃剂含量的同时,实现了高效阻燃的效果。我们初步测得,加入3份CT 10(有效成分),可减少约1份阻燃剂,也能达到同样的阻燃效果。
4、其他性能无影响
我们对比了不同场景下,添加CT 10对增强尼龙材料的阻燃等级、力学性能均没有负面影响,甚至我们惊喜地发现,在添加量较高(如添加6个点有效成分)的情况下,材料的GWIT也能实现25℃的提升。

高性能CTI提升助剂对新能源汽车及其他高压场景的电气安全保障意义


CT 10的应用不仅局限于新能源汽车,其在其他高压场景,如工业电气设备、电力传输设施等领域同样具有重要意义。通过提升材料的CTI值,CT 10能够有效减少因环境因素导致的电气故障,提高整个系统的稳定性和可靠性。此外,CT 10的环保特性也符合当前新能源汽车行业对绿色、可持续发展的追求。
随着技术的不断进步,CT 10有望成为推动高压电气设备安全性能提升的关键因素,为新能源汽车行业乃至整个高压电气安全领域带来革命性的变革。

助力更多材料体系的CTI突破


当前CT 10为了加工的便利性以母粒的形式呈现,加工过程无粉尘不架桥,更加适用于无卤阻燃PA6与PA66体系。
为了满足更多阻燃材料体系的需求,和塑美也将陆续推出更多非尼龙载体以及无载体的CTI提高助剂,用于PBT、PPO、PPS等材料中,满足更多场景下的电气安全保障,我们可以一起期待下!

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