یک شرکت ژاپنی یک پارچه بی‌بافت مقاوم در برابر آتش را برای بهبود ایمنی باتری خودرو‌های الکتریکی (EV) معرفی کرده است. منسوجات بی‌بافت گونه‌ای از پارچه هستند که بدون بافت تولید می‌شوند، بدین شکل که الیاف در هم آمیخته شده و بر روی آنها عملیات اتصال انجام می‌شود.

این پارچه قادر به مقاومت در برابر قرار گرفتن در معرض شعله مستقیم و مقاومت در دمای ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد است که دمای طرف مقابل را زیر ۴۰۰ درجه سانتیگراد حفظ می‌کند و محافظت حرارتی فوق‌العاده‌ای را به نمایش می‌گذارد.

شرکت فناوری آساهی کاسی (Asahi Kasei)، این پارچه نسوز موسوم به لاستان (Lastan) را به عنوان یک جایگزین عالی برای مواد سنتی که به منظور محافظت در برابر حرارت استفاده می‌شوند، معرفی می‌کند.

این ماده می‌تواند در برابر شعله‌های آتش تا دمای ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد مقاومت کند و دمای محیط پشت خود را زیر ۴۰۰ درجه سانتیگراد نگه دارد.

به گفته این شرکت، این پارچه همچنین دارای شاخص محدود کننده اکسیژن ۵۰+ است و مقاومت عالی در برابر آتش بدون آسیب ساختاری ارائه می‌دهد.

این پارچه بی‌بافت مقاوم در برابر آتش را می‌توان به عنوان روکش‌های بسته‌های باتری خودرو‌های برقی، لباس‌های آتش‌نشانان و سایر کاربرد‌ها استفاده کرد.

مشکلات «فرار گرمایی»

خودرو‌های الکتریکی در حال کسب محبوبیت جهانی هستند، اما نگرانی‌ها در مورد ایمنی باتری‌های آنها همچنان مانع مهمی برای بسیاری از خریداران بالقوه است.

آخرین نظرسنجی شرکت آساهی نشان می‌دهد که ۳۴ درصد از مالکان خودرو‌های سنتی در چین ایمنی را به عنوان عامل کلیدی موثر بر تصمیم‌شان برای خرید یک خودروی الکتریکی در اولویت قرار می‌دهند. در واکنش به این موضوع نیز خودروسازان در سراسر جهان سرمایه‌گذاری هنگفتی را برای بهبود ایمنی باتری‌های خودرو‌های برقی انجام می‌دهند.

یکی از مسائل مهم، فرار گرمایی (thermal runaway) است که یک واکنش زنجیره‌ای خطرناک است که در آن باتری بیش از حد گرم می‌شود و منجر به آتش‌سوزی یا انفجار احتمالی می‌شود.

با افزایش تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی انتظار می‌رود بازار مواد محافظ حرارتی از سال ۲۰۲۴ سالانه ۱۵ درصد رشد کند.

به گفته شرکت ژاپنی، این روند نیاز فوری به موادی با مقاومت استثنایی در برابر شعله و عایق الکتریکی برای استفاده در محفظه‌های باتری خودرو‌های برقی را برجسته می‌کند.

در حال حاضر بیشتر راه‌حل‌های حفاظت حرارتی بر مواد معدنی مانند میکا یا سرامیک تکیه می‌کنند که موثر هستند، اما با اشکالات قابل توجهی نیز همراه هستند.

این مواد اغلب شکننده، سنگین و سفت و سخت هستند و کاربرد آنها را در طراحی‌های پیچیده باتری‌ها محدود می‌کند. عدم انعطاف آنها باعث ایجاد چالش‌هایی در طول فرآیند تولید، کاهش سرعت تولید و افزایش هزینه‌ها برای خودروسازان می‌شود.

از آنجایی که بازار خودرو‌های برقی همچنان در حال گسترش است، جستجو برای مواد نوآورانه که ترکیبی از استحکام، انعطاف‌پذیری و حفاظت حرارتی با عملکرد بالا را ارائه دهند، به اولویت اصلی تولیدکنندگان تبدیل شده است.

افزایش ایمنی خودرو‌های برقی

به عنوان یک راه حل بالقوه برای این مشکل، پارچه نسوز «لاستان» دمای زیر ۴۰۰ درجه در پشت خود را حتی زمانی که در معرض شعله ۱۳۰۰ درجه سانتیگرادی قرار می‌گیرد، حفظ می‌کند.

آزمایش‌ها نشان می‌دهد که لاستان بسیار فراتر از استاندارد‌ها عمل می‌کند. این بدان معنی است که نسبت به سایر مواد در برابر آتش‌گرفتن بسیار مقاوم‌تر است. حتی پس از قرار گرفتن در معرض شعله برای یک دقیقه کامل نیز هیچ سوراخی در آن ایجاد نشد.

این پارچه علاوه بر مقاومت در برابر آتش می‌تواند ضربه‌های پرفشار ناشی از ذراتی با اندازه بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ میکرون را نیز تحمل کند. همچنین عایق الکتریکی عالی را ارائه می‌دهد و تا ۳.۵ کیلو ولت برق را با ضخامت تنها یک میلی‌متر تحمل می‌کند و از خرابی‌های الکتریکی جلوگیری می‌کند.

این پارچه با وجود استحکام مثال زدنی خود، همچنان انعطاف‌پذیر باقی می‌ماند و می‌توان آن را به شکل ورقه‌های بسیار نازک (تا ۰.۸ میلی‌متر) درآورد که کار و ساخت آن را با استفاده از ابزار‌های معمولی آسان و فرآیند تولید را ساده می‌کند.

شرکت آساهی، لاستان را در نمایشگاه باتری آمریکای شمالی در دیترویت که برای اکتبر ۲۰۲۴ برنامه‌ریزی شده است، به نمایش خواهد گذاشت.

به گفته این شرکت، برای پیشبرد هدف خود برای حضور جهانی و تعهد به پایداری، در حال بررسی توسعه تولید فراتر از ژاپن برای حمایت از بازار رو به رشد خودرو‌های برقی است. این با هدف این شرکت برای کمک به جامعه‌ای بدون انتشار کربن تا سال ۲۰۵۰ مطابقت دارد.

منبع: ایسنا