规避电池自燃关键看耐水解,阻燃塑料请出列PK!

汽车电子设计 2023-03-08 08:30

 塑料与选材

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(微信号:pcabsbbs)

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耐水解性

躲在阻燃性背后的隐性杀手


总有那么一两个致命伤,让人对它的爱意减半,再减半...


话题热度一直不减的新能源汽车“自燃”“起火”事件,真的是每一次都能惊悚出新高度。众多自燃事故中,几乎都是瞬燃爆炸,留给人的逃离时间十分短暂。平均每天超7例,碰撞中、行驶中、充电中、甚至静止停放过程中都有可能发生,时刻刷新人们的认知底线。


这一不知何时就“自爆出局”的(致命的)(毁灭性的)安全隐患大概是继里程焦虑后又一大劝退消费者的重因。只能说,隐患不除,新能源汽车之路还是漫漫其修远兮啊。


多数人看到这里可能就有一个疑问了:为什么新能源车这么容易自燃自爆呢?



多数跟它搭载的电池有关。


因为电池质量不过关,会引发一系列致命问题:高温高压容易导致电池电解液溶剂发生氧化分解从而引发热失控;遭受外力容易造成电池结构崩塌、电解液泄露...


那电池系统质量好坏又是由谁决定的呢?


首要答案当然是电池外壳材料决定的。除了基本的阻燃,耐高温,高韧性外,有种材料物性反而往往被人忽视:耐水解性



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主流材料耐水解性能对比



首先,我们先来搞清楚定义,什么叫水解?


所谓水解:指的是材料在遇液体时,发生分解反应,导致材料性能下降。一般来说,温度越高,水解倾向越严重。


水解反应一般是水解长期和含水的溶剂接触的产品,如冷冻液、电解液等;或是在使用环境室外,风吹雨淋以及含水率高的潮湿环境下发生。


水解反应后产品性能下降,产品变形甚至断裂等导致溶剂外泄,发生类似漏液等影响最终如电池短路、自燃;漏电功能件损坏如泵阀、连接器等。总而言之,不耐水解的电池管理系统大概就像“纸糊的老虎”一样脆弱得不堪一击。

 

那么,市面上哪类材料是耐水解(经双85双95高温高湿试验)的最优解呢?


我们不妨做一次排查,以最具代表性的电池管理系统为例,目前主流阻燃材料大致物性如下:



是不是觉得答案毫无悬念,阻燃MPPO是最优解?尼龙也勉强可用?

 

大错特错!


不过,凡是脱离应用场景的选材都是纸上谈兵!


▪️作为电池保护装置,避免外界碰撞,“韧性”是必须的。


▪️作为一种耐用消费品品,尺寸稳定性也非常重要,这关系到产品的寿命。


▪️MPPO 或者 增强PA 原材料成本也较高

 

更何况诸如充电桩 光伏等制品,在户外场景,还没等水解,太阳高温就把材料晒脆了,耐候性比耐水解性更为重要!


综合考虑下来,不妨换种思路,

提升常规阻燃PC/ABS的耐水解性,才是更优解


 

03




为什么常规阻燃PC/ABS耐水解性不好?


我们重点来看一下各方面表现优秀,但耐水解,更确切说耐湿热性较差的常规阻燃PC/ABS,问题究竟出在了哪里?



▪️PC自身分子链酯基对热和水十分敏感,容易发生降解;

▪️ABS合成中的残留物,加速PC的降解;

▪️阻燃剂降低耐热性能及自身水解;

▪️PC/ABS的相容性差;

▪️其他添加助剂;

▪️......


我们还耐湿热老化性能试验中发现,常规阻燃PC/ABS,在85°C/85%RH条件下,阻燃/冲击/拉伸强度/弯曲强度等性能会在在300h后急剧下降,还会出现明显的脆化现象。(详细实验数据见后)


尤其聚焦到电池管理系统环境上,PC在遇到酸性或碱性电解液接触均会发生不同程度的降解反应,尤其对碱性试剂更加敏感,需要通过采用对PC进行封端以及使用端羟基含量更低的PC基材,减少电解液对基材的降解,以达到提升阻燃PC/ABS耐水解的性能。



这就直接导致了它在电池选材上的尴尬地位。



04



有没有各方面更全能的

耐水解 阻燃PC/ABS ?



当然有,比如锦湖日丽塑优案®团队,通过对PC基材进行了特殊处理、使用纯净度更高的ABS以及使用相容剂技术完全可以提高传统阻燃PC/ABS 的耐水解性——塑优案®耐水解阻燃 PC/ABSHAC8250NH-HA20。


这款耐水解阻燃PC/ABS就是现实的成功案例,在85°C/85%RH条件下,拉伸强度和弯曲强度有小幅度的提高,冲击强度的保持率在72%左右,阻燃性能保持良好。而且综合考量下来,该材料的韧性比市场主流的阻燃MPPO具有明显的优势,同时还保持了与阻燃MPPO材料同等的阻燃性。


当然,我们早就强调过,选材方案都是为场景服务的。任何场景需要具体问题具体分析。比如在需要有耐化、耐候性、高韧性的场景,就可以选择匹配度更高的塑优案®耐水解阻燃PC/ABSHAC8250NH-HA20。


而到了一些对于尺寸稳定性更高,耐候要求一般的场景,塑优案®MPPOHSP8370NH更为合适。



➡️塑优案®耐水解阻燃MPPO:

耐热,尺寸稳定性更佳,适用于锂电子电池、5G天线罩、汽车仪表仪器等一些较为精密仪器部件


➡️塑优案®耐水解阻燃PC/ABS可以应用于:

光伏行业、新能源电池行业、水处理等,作为电池隔热板、车充外壳、路由器外壳材料等常规制件。


主笔:小韩

编辑:Polly

排版:小韩

指导:万有引力·辛

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