Quali sono le applicazioni della ceramica nei veicoli di nuova energia?
Carenza di energia, inquinamento ambientale, il riscaldamento climatico e altri fattori hanno contribuito congiuntamente alla nascita di nuovi veicoli energetici. L'industria dei materiali è la pietra angolare dell'industria moderna, e nell'industria automobilistica della nuova energia, l'applicazione di vari materiali avanzati è anche la base per supportare l'intero settore. Qui, conosceremo i materiali ceramici che stanno giocando un ruolo sempre più importante nel processo intelligente dei veicoli a nuova energia.
Substrato ceramico
Nel motore principale dei veicoli a nuova energia, porterà l'uso di dispositivi MOSFET SiC 5% A 10% maggiore resistenza rispetto al tradizionale IGBT Si, e in futuro sostituirà gradualmente l'IGBT Si. Tuttavia, Il chip MOSFET SiC ha un'area piccola e requisiti elevati per la dissipazione del calore. La piastra rivestita in rame ceramico è un materiale composito di rame-ceramica-rame “sandwich” struttura. Ha le caratteristiche di una buona dissipazione del calore, elevato isolamento, elevata resistenza meccanica, dilatazione termica e adattamento dei trucioli della ceramica, così come le caratteristiche di una forte capacità di trasporto di corrente in rame privo di ossigeno, buone prestazioni di saldatura e incollaggio, ed elevata conduttività termica. È quasi diventata un'opzione necessaria per l'applicazione del MOSFET SiC nel campo dei veicoli a nuova energia.
Il substrato ceramico in nitruro di silicio ha un'eccellente capacità di dissipazione del calore e un'elevata affidabilità, ed è uno dei materiali di imballaggio chiave per i moduli MOSFET SiC. È stato utilizzato nei veicoli elettrici, aerospaziale e altri campi.
Relè ceramico
La tecnologia di controllo elettronico è un indicatore importante per misurare il livello di sviluppo di nuovi veicoli elettrici a risparmio energetico. Il relè ceramico CC ad alta tensione è il componente principale del sistema di controllo elettronico. Relè per vuoto CC ad alta tensione, nella camera a vuoto sigillata da metallo e ceramica, l'isolante ceramico scorre tra il gruppo dei contatti mobili e l'asta di spinta, in modo che il contatto mobile e il contatto statico, whether in any state of conduction or disconnection, maintain good electrical insulation with the magnetic circuit system composed of the magnetic yoke iron plate, iron core and other parts of the relay, thus ensuring the arc-breaking ability of the relay when switching DC high-voltage load, Electric arc is the main cause of auto self-ignition. Only relay products with “arc free” connection and disconnection can fundamentally solve the problem of “spontaneous combustion”.
Ceramic fuse
Fuse is a device for overcurrent protection of circuit. During operation, the fuse is connected in series in the circuit, and the load current flows through the fuse. In case of short circuit or overload in the circuit, the thermal effect of overcurrent will melt and vaporize the melt to produce a fracture, e la frattura produrrà un arco. Il fusibile interromperà il circuito guasto estinguendo l'arco, svolgendo così il ruolo di protezione del circuito.
Il fusibile per automobile è diviso in due parti: bassa tensione e alta tensione. La protezione dall'alta tensione è applicabile principalmente ai veicoli a nuova energia. La tensione di applicazione è generalmente 60 V CC-1500 V CC, principalmente il fusibile di alimentazione (fusibile ad alta tensione per veicoli a nuova energia) per proteggere il circuito principale e il circuito ausiliario. Mentre il mercato dei nuovi veicoli energetici entra nell’era post-sovvenzioni, la domanda di consumo personale promuove la piattaforma ad alta tensione dei veicoli a nuova energia, e i requisiti di sicurezza nei campi ad alta tensione come la ricarica rapida, il motore, dispositivo di potenza, etc. non può essere ignorato. La capacità di rottura rapida del fusibile in stabilità e la risposta alla sovracorrente manterranno il rapido aumento della domanda nell'ambito della rapida crescita dei nuovi veicoli energetici.
Condensatore ceramico multistrato a chip
Condensatore ceramico multistrato a chip (MLCC), conosciuto come “riso industriale elettronico”, è uno dei componenti elettronici passivi più grandi al mondo. Quasi tutta l'elettronica di consumo utilizza componenti MLCC. Rispetto ai veicoli tradizionali, il livello di elettronizzazione dei veicoli elettrici è stato notevolmente migliorato. Dai nuovi sistemi elettronici di controllo e gestione delle batterie, dal sistema di intrattenimento audio e video al sistema ADAS al sistema di guida completamente automatica, il miglioramento del livello di elettronizzazione delle automobili ha fortemente promosso la crescita di MLCC.
Cuscinetto in ceramica
Nei veicoli a nuova energia, l'applicazione dei cuscinetti in ceramica è diventata una tendenza. I nuovi veicoli energetici presentano ulteriori nuovi requisiti per i cuscinetti delle automobili. Primo, i cuscinetti del motore hanno una velocità di rotazione maggiore rispetto ai cuscinetti tradizionali, e richiedono materiali con densità inferiore e resistenza all'usura relativamente maggiore; Allo stesso tempo, perché la corrente alternata del motore provoca cambiamenti nel campo elettromagnetico circostante, è necessario un migliore isolamento per ridurre la corrosione elettrica causata dalla scarica del cuscinetto; Terzo, la superficie della sfera del cuscinetto deve essere più liscia e meno usurata. La sfera di ceramica ha le caratteristiche di bassa densità, elevata durezza e resistenza all'attrito, ed è adatto per condizioni di rotazione ad alta velocità. Nei campi ad alta temperatura, forte magnetismo e alto vuoto, la sfera di ceramica è insostituibile.
Disco freno in carboceramica
Ceramica al carbonio (C/C-SiC) Il composito è un nuovo tipo di materiale per pastiglie freno sviluppato sulla base di compositi carbonio/carbonio. Il materiale è composto da feltro agugliato integrale in fibra di carbonio quasi dimensionale come rinforzo dello scheletro e carbonio depositato, SiC e silicio residuo come matrice. Questo materiale combina le proprietà fisiche della fibra di carbonio e del carburo di silicio policristallino, e ha le caratteristiche di stabilità alle alte temperature, elevata conducibilità termica, calore specifico elevato, etc.
In addition, Il freno in carbonio ceramico ha le caratteristiche di leggerezza e resistenza all'usura, che non solo prolunga la durata del disco freno, ma evita anche tutti i problemi causati dal carico. Secondo la ricerca, a pair of carbon ceramic brake discs can reduce the weight of the vehicle suspension system by 20kg compared with the same size of gray cast iron brake discs. For electric vehicles, it can increase the driving range by about 50km. Under the trend of electrification, intelligence and high-end in the new energy automobile industry, the carbon ceramic brake system can significantly improve the vehicle response speed and shorten the braking distance, and is expected to become the best actuator for line control, which can be said to be the key weight reduction component of electric vehicles in the future.
Power battery ceramic sealed connector
The ceramic sealed connector of the power battery is an important part of the new energy electric vehicle. Viene utilizzato per formare una connessione conduttiva sigillata tra la piastra di copertura della batteria e il polo nel veicolo elettrico a nuova energia.
La ceramica ha un eccellente isolamento elettrico e resistenza meccanica. È sempre più comune utilizzare guarnizioni in ceramica come guarnizioni nell'industria elettronica. In anni recenti, le principali aziende produttrici di batterie hanno gradualmente sostituito le comuni guarnizioni in plastica con guarnizioni in ceramica
Diaframma ceramico della batteria di alimentazione
La membrana poliolefinica è l'attuale membrana tradizionale, ma la sua stabilità termica è scarsa. I punti di fusione del polipropilene (PP) e polietilene (PE) Sono 165 ℃ e 135 ℃ rispettivamente, che causerebbe potenziali problemi di sicurezza, perché ad alta temperatura, il diaframma si restringerà o si scioglierà, con conseguente cortocircuito interno, incendi e perfino esplosioni.
In considerazione di questa situazione, sono stati adottati molti metodi per migliorare la stabilità termica del diaframma. Rivestire uno strato di particelle ceramiche inorganiche sul diaframma in PP o PE è considerato il metodo più efficace ed economico. Il materiale ceramico offre un'elevata resistenza al calore, mentre l'adesivo fornisce adesione per mantenere l'integrità strutturale del rivestimento e dell'intero diaframma composito. Da un lato, grazie alla migliore stabilità termica, questo diaframma con rivestimento ceramico può migliorare efficacemente la sicurezza delle batterie agli ioni di litio prevenendo cortocircuiti ad alta temperatura; D'altra parte, la membrana rivestita in ceramica ha una buona capacità di bagnatura e assorbimento di liquidi con elettroliti e materiali per elettrodi positivi e negativi, che migliora notevolmente le prestazioni e la durata della batteria. Common ceramic materials include α－ Alumina, boehmite, SiO2, CeO2, MgAl2O4, ZrO, TiO2, etc.
Optical material
Transparent ceramics refer to polycrystalline materials with certain light transmittance prepared by ceramic technology, also known as optical ceramics. Compared with glass or resin optical materials, transparent ceramic not only has the same light transmission quality as optical glass, but also is stronger, harder, more resistant to corrosion and high temperature, and can be applied to extremely harsh conditions, and the refractive index can change. Attualmente, some manufacturers in the industry have tried to use transparent ceramic materials as vehicle camera lenses, laser radar window materials, laser optical devices, etc
