Wie können innovative Materialien angesichts des Trends zum schnellen Laden von Ladesäulen eine wichtige Rolle spielen?

Auf der politischen Seite führt die starke Unterstützung des Landes für Lademöglichkeiten für neue Energiefahrzeuge dazu, dass es sich zu einem aufstrebenden, heißen Markt entwickelt. Bereits 2020 wurden neue Energieladesäulen in einen der sieben Schwerpunktbereiche „Neue Infrastruktur“ aufgenommen. Nach Jahren der Entwicklung hat es sich als recht effektiv erwiesen. Laut Statistiken der China Charging Alliance wird der Zuwachs an Ladeinfrastruktur im Jahr 2023 3,386 Millionen Einheiten betragen, und das Zuwachsverhältnis von Pfählen zu Fahrzeugen wird 1:2,8 betragen, was bedeutet, dass die Baugeschwindigkeit von Ladepfählen grundsätzlich den Anforderungen entsprechen kann schnelle Entwicklung neuer Energiefahrzeuge.

Wenn der Schwerpunkt auf der Ladesäulen-Industriekette liegt, besteht bei nachgelagerten Unternehmen eine immer größere Nachfrage nach Hochleistungsaufladung, Gleichstrom-Schnellladung, Flüssigkeitskühlung usw. Diese Nachfrage wird an vorgelagerte Lieferanten von Ladeausrüstungskomponenten, einschließlich Ladepistolen und Ladekabel, weitergeleitet , Leistungsmodule, Controller und andere Komponenten müssen entsprechend aufgerüstet werden und Sicherheitsanforderungen wie Hochtemperaturbeständigkeit und Hochspannungsbeständigkeit erfüllen, um die Implementierung höherspezifizierter Ladesäulen zu unterstützen.

Bei der Gestaltung von Ladesäulen ist die Wahl der Materialien von entscheidender Bedeutung. Insbesondere für Indikatoren wie Wärmeleitfähigkeit, Abdichtung, Isolierung und Flammschutz sind Durchbrüche bei Materialien erforderlich, darunter auch bei Silikonmaterialien. Silikon kann als wärmeleitender Klebstoff, Dichtungsmittel, Klebstoff usw. verwendet werden und wird häufig in Kernkomponenten wie Wärmemanagement, Ladeschutz und Leistungsmodulen von Ladesäulen verwendet und spielt eine Schlüsselrolle bei Ladesäulenkomponenten.

Welche Herausforderungen bringt die Popularisierung der Supercharger-Technologie für Ladeeinrichtungen mit sich?

Wenn neue Energiefahrzeuge ein Ladeerlebnis erreichen wollen, das dem von Kraftstofffahrzeugen nahe kommt, müssen sie ihre Ladeeffizienz umfassend verbessern. Aus diesem Grund sind Automobilhersteller bestrebt, den Verbrauchern die 4C- oder sogar 5C-Kompressortechnologie näher zu bringen und gleichzeitig die 800-V-Hochspannungsplattform zu fördern.

Im August 2023 brachte CATL die weltweit erste Lithium-Eisenphosphat-4C-Superladebatterie auf den Markt – die Shenxing Supercharger Battery – und soll eine Ladezeit von 10 Minuten und eine Reichweite von 400 Kilometern erreichen. Danach rückt das 4C-Schnellladen immer häufiger ins Blickfeld der Verbraucher.

Wie ist die 4C-Aufladung definiert? Einfach ausgedrückt bezieht sich XC auf die Laderate, also auf das Verhältnis des maximalen Ladestroms, den der Akku während des Ladevorgangs aufnehmen kann, zur Nennkapazität des Akkus, dargestellt durch C, das üblicherweise zur Beschreibung der Ladegeschwindigkeit verwendet wird. Insbesondere wenn das Fahrzeug mit einem 100-kWh-Akku ausgestattet ist, kann die Ladeleistung etwa 200 kW bei einer Rate von etwa 2 °C erreichen; bei einer Rate von etwa 4 °C kann die Ladeleistung etwa 400 kW erreichen; Bei einer Temperatur von 6 °C kann die Ladeleistung etwa 600 kW erreichen. Kurz gesagt: Je höher die Laderate, desto schneller ist die Ladegeschwindigkeit.

Wenn Sie das Aufladen wirklich populär machen wollen, müssen Sie neben Power-Batterien und Hochspannungsplattformen auch auf Hochleistungs-Gleichstrom-Ladesäulen umsteigen. Die Leistungsabgabekapazität der Ladesäule und die Stabilität der Stromversorgung wirken sich auf die Ladegeschwindigkeit aus. Hochleistungsladesäulen und stabile Stromversorgungen können für höhere Laderaten sorgen.

Der Ladestapel besteht hauptsächlich aus Ladepistole, Ladekabel, Gehäuse, Steuermodul, Wärmemanagementmodul, Ladeschutzmodul und anderen Komponenten. Vom langsamen Wechselstromladen über das schnelle Gleichstromladen bis hin zum superschnellen Laden, das in Zukunft allmählich populär werden könnte, müssen alle Komponenten schrittweise aufgerüstet werden, um sich an die Änderung der Ladeleistung anzupassen.

Tatsächlich wurden vor der Superladetechnologie im Zuge der Entwicklung von Ladesäulen vom AC-Langsamladen zum DC-Schnellladen Probleme wie hohe Kosten, Netzbelastung, Kompatibilität, Batterielebensdauer und schwierige Installation grob gelöst.

Auf der Grundlage der DC-Schnellladetechnologie sorgt das Superschnellladen für eine höhere Laderate, sodass der Ladestapel eine höhere Leistung, einen größeren Strom und eine höhere Wärmeerzeugung aushalten muss. Gleichzeitig ist es auch notwendig, das Problem der übermäßigen Größe und des übermäßigen Gewichts des Ladestapels sowie strengere Anforderungen an die Kabelflexibilität zu lösen.

Für die Ladepistole muss die Superladepistole in der Lage sein, große Ströme zu übertragen, um eine schnelle Aufladung zu erreichen. Dies erfordert eine gute Leitfähigkeit und Wärmeableitung der Ladepistole, um eine sichere und effiziente Stromübertragung zu gewährleisten.

Die Aufladetechnik muss außerdem mit einem vollständigen Sicherheitsschutzmechanismus ausgestattet sein, einschließlich Überstromschutz, Überspannungsschutz, Kurzschlussschutz usw. Ladesäulen und Ladepistolen sollten über Überwachungs- und Schutzfunktionen verfügen, um Fehlfunktionen und Gefahren beim Laden zu verhindern.

Da beim Laden mit hoher Leistung viel Wärme entsteht, müssen Ladesäulen und Ladepistolen außerdem mit einem wirksamen Kühlsystem ausgestattet sein, um eine Überhitzung zu verhindern, einschließlich Lüfter, Kühlkörper, Wasserkühlung und andere Wärmeableitungsmethoden.

Welche Anforderungen gelten an Materialien für die Modernisierung von Ladeeinrichtungen?

Mit der Steigerung der Ladeleistung müssen Ladesäulen nicht nur fortschrittlichere Strukturen entwerfen, um die Wärmeleitfähigkeit bei hoher Leistung zu erfüllen, sondern auch auf der Materialseite ist es zwingend erforderlich, Materialien mit starker Isolierung, hoher Temperaturbeständigkeit und hoher Wärme zu verwenden Leitfähigkeit.

Am Beispiel des Wärmemanagementsystems von Ladesäulen erfordert die Aufladung im Gegensatz zur herkömmlichen Luftkühlung einen stärkeren Einsatz von Flüssigkeitskühlung, um Effizienz- und Wärmeableitungsprobleme zu lösen. Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Flüssigkeitskühlmethoden auf dem Markt die Kühlung auf Wasserbasis und die Kühlung auf Ölbasis. Wasserkühlung hat eine bessere Wärmeableitungsleistung, ist kostengünstiger und umweltfreundlicher. Ölkühlung hat eine gute elektrische Isolierung, eine geringere Verdunstungsrate und chemische Stabilität.

In den letzten Jahren wurden ölgekühlte Kabel in Superladepistolen eingesetzt und erlangten damit einen Vorreitervorteil. Derzeit haben einige Hersteller ölgekühlte Superladesäulen und Ladepistolen entwickelt, doch mit zunehmender Betriebszeit wird der Kostennachteil der Ölkühlung immer deutlicher. Jetzt beginnen immer mehr Hersteller, wassergekühlte Kabel und wassergekühlte Superladepistolen zu untersuchen und zu testen.

Das Funktionsprinzip wassergekühlter Kabel und wassergekühlter Superladepistolen besteht darin, dass das Wasserkühlrohr außerhalb des mehradrigen Ladekabels angeordnet ist und Wasser in der Mitte des Rohrs fließt. Aufgrund der Wärmeleitfähigkeit des Rohrs selbst wird die vom mehradrigen Ladekabel erzeugte Wärme an das Kühlmittel in der Rohrmitte übertragen. Diese Kühlmittel tauschen über elektronische Pumpen Wärme mit der Außenwelt aus, um eine Temperaturkontrolle von Kabeln und Superladepistolen zu erreichen.

Basierend auf diesem Prinzip verwendeten viele Hersteller gewöhnliche Nylonschläuche als Wasserkühlungsschläuche in der Mitte wassergekühlter Kabel. Aufgrund der Verwendung von PA-Material beträgt die Wärmeleitfähigkeit nur 0,2W/m·K. Wenn der Strom 400 A überschreitet, beschleunigt sich der Temperaturanstieg stark. Aufgrund der unzureichenden Wärmeleitfähigkeit des Wasserkühlrohrs kann die Wärme zu diesem Zeitpunkt nicht rechtzeitig nach außen übertragen werden. Nach der Berechnung wurde festgestellt, dass basierend auf dem gemeinsamen Aufbau der aktuellen Kabel die Wärmeleitfähigkeit der Kaltwasserleitung erheblich verbessert werden muss, um das Ziel des Hochstrom-Schnellladens zu erreichen, mindestens 1,5 W/m· K oder mehr. Daher widmen die vor- und nachgelagerten Industrieketten der innovativen Anwendung von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit immer mehr Aufmerksamkeit, und wärmeleitende Silikonschläuche sind zu einer der Schlüsselkomponenten des Wärmemanagements von Superladesäulen geworden.

Neben der Temperaturkontrolle des Ladekabels ist auch die Reduzierung des Temperaturanstiegs des Ladepistolenkopfes während des Ladevorgangs ein Problem bei der aktuellen Ladesäulenkonstruktion. Derzeit ist es schwierig, das Problem der Wärmeableitung durch Luftkühlung zu lösen. Durch die Verwendung innovativer wärmeleitender Vergusskleber kann die Wärme des Pistolenkopfanschlusses effizient nach außen abgeleitet werden, um sicherzustellen, dass die Ladeeffizienz aufgrund des Temperaturanstiegs nicht abnimmt, und gleichzeitig kann das Benutzererlebnis während des Betriebs weiter verbessert werden .

Wenn andererseits die Spannungsplattform neuer Energiefahrzeuge in Zukunft im Allgemeinen 800 V erreicht, der Ladestrom 600 A erreicht und die Ladeleistung mehr als 400 kW erreicht, können Probleme beim Ladevorgang äußerst schwerwiegende Folgen haben. Daher werden die Dichtungs- und Leckageschutzeigenschaften von Baumaterialien einen beispiellosen Wert genießen.

Wie kann man angesichts des neuen Trends auf der Materialseite innovativ sein?

Wenn es um vorgelagerte Materiallieferanten in der Ladesäulen-Industriekette geht, ist Dow der Erste, der viele innovative Designs und bahnbrechende Ideen in die Branche einbringt. Dow kann nicht nur eine umfangreiche Auswahl an Materialien anbieten, sondern auch exklusive Lösungen für die DC-Schnellladeinfrastruktur mit höherer Leistung (einschließlich Ladestationen, Ladepistolen (Anschlüsse), Kabel und Ladeschränke) anpassen, um strengere Marktanforderungen zu erfüllen.

Im Bereich Lademöglichkeiten konzentriert sich Dow auf drei Hauptrichtungen. Erstens bietet Dow im Hinblick auf Wärmemanagementmaterialien eine breite Palette von Klebstoffprodukten an, darunter Dichtungsmittel, Klebstoffe, nicht aushärtende Wärmeleitmaterialien, Immersionskühlmittel, Gele und Vergusskleber, um die Probleme bei der Wärmeableitung in Ladeeinrichtungen zu lösen. Im Bereich Schutz- und Montagematerialien bietet Dow Klebstoffe, Dichtstoffe und Schutzbeschichtungen an, um Ladekomponenten rundum zu schützen. Darüber hinaus kann Dow auch Elastomere, festen, wärmeleitenden Silikonkautschuk und flüssigen Silikonkautschuk zur Unterstützung von Isolierung, Wärmeleitfähigkeit und anderen Anforderungen liefern.

Um beispielsweise die oben genannten Anforderungen an die Wärmeleitfähigkeit des Ladekabels zu erfüllen, hat Dow einen neuen wärmeleitenden Silikonkautschuk entwickelt – SILASTIC™ HTE5015-90U Silikonkautschuk, der die wichtigsten technischen Schwierigkeiten bei der wassergekühlten Super-Ladepistolenlösung löst – dem Kühlwasserrohre müssen sowohl eine hohe Wärmeleitfähigkeit als auch hochfeste und hochzähe Materialien aufweisen. Der bedeutendste Vorteil dieses Produkts besteht darin, dass es eine höhere Wärmeleitfähigkeit mit einer Wärmeleitfähigkeit von bis zu 1,5 W/m·K aufweist, wodurch das Kabel der Superladepistole mit einem Strom von 600 A gekühlt und ein thermischer Schutz geboten werden kann. Gleichzeitig ermöglichen die guten physikalischen Eigenschaften und die Beständigkeit gegenüber rauen Umgebungen die Verwendung zum Extrudieren wärmeleitender Silikonschläuche. Hohe Härte und hohe Festigkeit ermöglichen direktes Verdrillen mit Kabeln. Darüber hinaus bieten bessere Flexibilität, Haltbarkeit, hohe und niedrige Temperaturbeständigkeit, Kühlmittelbeständigkeit, Isolierung und andere Indikatoren einen langfristigen Schutz für Superladepistolen.

Als Reaktion auf die Wärmeableitungs- und Abdichtungsanforderungen von Ladepistolenköpfen hat Dow eine Reihe von Produkten entwickelt. Der wärmeleitende Vergusskleber DOWSIL™ TC-6040 von Dow hat eine Wärmeleitfähigkeit von 4,0 W/m·K, wodurch überhitzte Ladepistolen, die nicht heiß werden, schnell abgekühlt werden können und insbesondere der normale Betrieb der Module im System sichergestellt wird das wichtigste Wechselrichtermodul. Langfristige Zuverlässigkeit; Für die Dichtungsanforderungen von flüssigkeitsgekühlten Ladesäulen haben die Dichtungsringe und Kabelbaum-Dichtungsringe aus Silikonelastomermaterialien von Dow gute wasserdichte Effekte erzielt.

Abschluss

Nach Jahren der starken Entwicklung in der Branche der neuen Energiefahrzeuge haben sich die Probleme der Endverbraucher allmählich von der Reichweite hin zu einem effizienten Energienachschuberlebnis verlagert, und die Förderung leistungsstarker und hocheffizienter Ladeeinrichtungen steht unmittelbar bevor. Dabei müssen vor- und nachgelagerte Unternehmen der Industriekette zusammenarbeiten, um die vielfältigen Herausforderungen des Schnellladetrends zu bewältigen, von der Batterie bis zur Ladeeinrichtung, vom Material bis zur Anwendung. Wir hoffen, dass die führenden Unternehmen in der vor- und nachgelagerten Industriekette effizientere und benutzerfreundlichere Lösungen für die Schnellladeentwicklung von Fahrzeugen mit neuer Energie liefern können.