Composites polymères avancés résistants au feu

Les véhicules électriques transforment la mobilité à l'échelle mondiale. Leur adoption croissante impose toutefois aux industriels de renforcer leur sécurité. La protection contre l'emballement thermique constitue l'un des principaux défis de conception des véhicules électriques. Lorsqu'une cellule de batterie surchauffe, elle peut déclencher une réaction en chaîne, provoquer l'inflammation des cellules voisines et entraîner une propagation rapide du feu à l'ensemble de la batterie. Les spécialistes en science des matériaux de TE Connectivity ont développé une solution innovante qui va au-delà de la simple résistance au feu : elle se transforme sous l'effet des flammes.

Développé par l'équipe spécialisée dans les matériaux du Centre technologique de TE Connectivity (CTC), ce composite polymère avancé résistant au feu forme une barrière isolante. Il peut notamment être placé entre les modules de batteries des véhicules électriques. Dans des conditions normales de fonctionnement, ce composite présente les caractéristiques d'un plastique standard. Facile à transformer et à mettre en forme, il peut conserver une certaine souplesse et reste compatible avec les procédés classiques de fabrication, comme le moulage par injection et l'extrusion. En revanche, sous l'effet d'une chaleur extrême, notamment lors d'un incendie de batterie, le matériau se transforme directement sur place.

Une réaction chimique in situ précisément maîtrisée permet aux charges inorganiques réactives d'interagir avec la matrice polymère. Cette transformation forme une couche protectrice dense, sans fissures et comparable à une céramique. Cette couche est capable de résister à une exposition directe aux flammes jusqu'à 1 200 °C pendant au moins 10 minutes, tout en préservant son intégrité structurelle et ses propriétés isolantes. Dans les batteries des véhicules électriques, ce type de barrière pourrait limiter le risque de propagation du feu en cas d'emballement thermique. 

Jusqu'à présent, la conception de protections contre les incendies imposait aux ingénieurs des compromis difficiles. Les barrières traditionnelles en céramique sont fragiles et susceptibles de se fissurer lors de variations rapides de température (chocs thermiques). Leur fabrication dans des formes complexes reste également difficile. Bien qu'efficaces, les solutions à base de mica entraînent des surcoûts importants et présentent des contraintes de mise en œuvre. Les polymères classiques, quant à eux, fondent ou s'affaissent sous l'effet des flammes, précisément lorsque la protection devient indispensable.

Le composite polymère résistant au feu de TE permet de surmonter simultanément toutes ces limitations :

• Souplesse et durabilité : Contrairement aux céramiques rigides, ce matériau reste souple avant toute exposition au feu. Il peut être plié à 90° sans se fissurer, ce qui facilite son intégration dans des produits aux géométries complexes.

• Résistance supérieure aux chocs thermiques : Les essais de choc thermique confirment que ce matériau présente de meilleures performances que les céramiques classiques à base d'alumine (Al₂O₃).

• Production à grande échelle et à coût compétitif : Compatible avec les équipements industriels courants, notamment les extrudeuses à double vis, les presses à injecter et les systèmes de calandrage, ce composite peut être fabriqué en grandes quantités à un coût compétitif.

• Avantage économique : Grâce à une formulation polymère spécialement conçue pour offrir une protection élevée contre le feu, cette technologie constitue une solution plus économique que les matériaux haut de gamme à base de mica.

La technologie de composites polymères résistants au feu de TE Connectivity peut reposer sur des formulations à base de caoutchouc silicone ou de thermoplastiques, comme le polyamide (nylon) et le polypropylène. Elle offre ainsi une grande liberté de conception pour différents besoins de gestion électrique et thermique. Les formulations à base de silicone permettent de fabriquer des films ou des plaques souples, offrant une résistance au feu sans compromettre leur flexibilité. Les formulations thermoplastiques sont compatibles avec les procédés classiques de fabrication en série, notamment le moulage par injection. Au-delà des séparateurs et des barrières de protection des batteries de véhicules électriques, ces matériaux peuvent également servir à fabriquer des boîtiers de connecteurs haute tension résistants au feu et des composants destinés à limiter sa propagation. Si vous recherchez un système résistant au feu, contactez nos équipes d'ingénieurs pour étudier une solution adaptée à vos besoins.

Chez TE Connectivity, l'innovation repose sur une connaissance approfondie des défis les plus complexes rencontrés par nos clients. Notre expertise en science des matériaux, en ingénierie et en fabrication nous permet d'y apporter des solutions adaptées. TE Connectivity contribue ainsi au développement de technologies d'électrification plus sûres, plus fiables et adaptées aux besoins futurs.