Compostos poliméricos avançados e resistentes a chamas

Os veículos elétricos estão redefinindo a mobilidade. E, à medida que eles ganham cada vez mais espaço, também aumenta a responsabilidade do setor de torná-los mais seguros. Um dos maiores desafios no desenvolvimento de veículos elétricos é a proteção contra a fuga térmica: uma perigosa reação em cadeia que ocorre quando uma célula da bateria superaquece, podendo provocar a ignição de células vizinhas e propagar o fogo rapidamente pelo conjunto de baterias. Para enfrentar esse desafio, a equipe de cientistas de materiais da TE Connectivity desenvolveu uma solução inovadora que não só resiste a chamas, mas também se transforma quando exposta a altas temperaturas.

Criado pela equipe de Materiais do Centro de Tecnologia Corporativa (CTC) da TE, este composto polimérico avançado e resistente a chamas atua como uma barreira isolante, por exemplo, quando colocado entre módulos de baterias de veículos elétricos. Em condições normais de operação, o material apresenta as características de um plástico: é fácil de processar e moldar, pode oferecer flexibilidade mecânica e é compatível com técnicas de fabricação padrão, como moldagem por injeção e extrusão. No entanto, quando exposto ao calor extremo, como o gerado durante um incêndio de bateria, ele se transforma diretamente na área afetada.

Por meio de uma reação química in situ cuidadosamente projetada, os enchimentos inorgânicos reativos trabalham em conjunto com a matriz polimérica, formando uma barreira densa, sem fissuras e semelhante à cerâmica. Essa camada de barreira resiste à exposição direta a chamas em temperaturas de até 1.200 °C por pelo menos 10 minutos, mantendo o isolamento estrutural. Em baterias para veículos elétricos, esse tipo de barreira pode ajudar a reduzir o risco de propagação de incêndio durante eventos de fuga térmica. 

Durante anos, as equipes de engenharia que projetam sistemas de proteção contra incêndio precisaram fazer concessões difíceis. As barreiras cerâmicas tradicionais são frágeis, podem rachar com mudanças bruscas de temperatura (choque térmico) e são difíceis de produzir em formatos complexos. Embora eficazes, as soluções à base de mica têm um custo significativamente mais alto, bem como suas próprias limitações de processamento. Já os materiais poliméricos convencionais simplesmente derretem ou se degradam quando expostos ao fogo, justamente quando a proteção é mais necessária.

O composto polimérico resistente a chamas da TE supera todas essas limitações de uma só vez:

• Flexibilidade e durabilidade: Ao contrário das cerâmicas rígidas, o material mantém flexibilidade antes da exposição ao fogo, podendo ser dobrado em até 90 graus sem rachar. Com isso, torna-se muito mais fácil integrá-lo a produtos com arquiteturas complexas.

• Maior resistência ao choque térmico: Os testes de choque térmico confirmam que desempenho do material é superior ao das cerâmicas convencionais de alumina (Al₂O₃).

• Fabricação escalável e econômica: Compatível com equipamentos industriais padrão, como máquinas de extrusão de duplo parafuso, máquinas de moldagem por injeção e sistemas de calandragem, o composto pode ser produzido em larga escala, sem comprometer a viabilidade econômica.

• Melhor relação custo-benefício: Ao proporcionar alta proteção contra incêndio por meio de um sistema polimérico desenvolvido para esse fim, essa tecnologia representa uma alternativa mais econômica em comparação com soluções premium à base de mica.

A tecnologia de compostos poliméricos resistentes a chamas da TE pode ser aplicada tanto em plataformas de compostos à base de borracha de silicone quanto em termoplásticos, como náilon, polipropileno etc. Assim, ela proporciona maior flexibilidade de design para diversas aplicações elétricas e de gerenciamento térmico. Os sistemas à base de silicone podem ser transformados em filmes ou placas flexíveis, preservando a maleabilidade e a resistência a chamas. Os sistemas termoplásticos podem ser processados por métodos convencionais de produção em grande escala, como na fabricação de peças moldadas por injeção. Além de serem usadas para a proteção de baterias de veículos elétricos com separadores e materiais de barreira, essas soluções podem ser aplicadas em caixas e componentes de conectores de alta tensão resistentes a chamas para o controle da propagação de incêndios. Caso necessite de um sistema resistente a chamas, entre em contato com nossas equipes de engenharia para que possamos desenvolver uma solução para sua empresa.

Na TE, a inovação começa com a compreensão dos problemas mais complexos de nossos clientes. Em seguida, aplicamos nossa experiência em ciência dos materiais, engenharia e fabricação para desenvolver soluções. Dessa forma, a TE disponibiliza tecnologias de eletrificação mais seguras e confiáveis, projetadas para o futuro.