난연성 PBT+ASA 등급 Pocan®AF4130 사용 시 EV 배터리 손상 위험 감소

전기차(EV)는 이제 시장에 확고히 자리 잡았으며, 지속적으로 성장하고 있습니다. 최근 발간된 IEA의 연례 Global Electric Vehicle Outlook에 따르면, 2022년 전 세계적으로 1,000만 대 이상의 전기차가 판매되었으며, 올해는 판매량이 35% 추가 증가하여 1,400만 대에 이를 것으로 전망됩니다. 이에 발맞춰 EV는 이러한 성장세에 대응하여 개발 및 생산되고 있습니다. 자동차 제조업체가 이와 같은 배터리 구동 차량을 설계 및 제조할 때에는 근본적으로 다른 엔지니어링 프로세스가 적용됩니다.

POCAN® (PBT 및 PBT 블렌드)는 센서, 커넥터, 액추에이터 하우징 등 다양한 전기 및 전자 자동차 부품에 성공적으로 적용되어 왔습니다. 그러나 배터리 전용 구성요소를 위한 소재를 찾는 데에는 일정한 요구 조건, 예를 들어 배터리 전해액과의 내성, 내열성, 내화학성 등이 요구되기 때문에 어려움이 있습니다.

배터리 관리 시스템은 EV의 생명선입니다.

EV에서 배터리 관리 유닛(BMU)과 셀 모니터링 유닛(CMU)은 매우 중요한 역할을 합니다. CMU는 배터리의 데이터를 수집 및 모니터링하며, 충전 상태, 건강 상태 및 배터리의 상태를 관장합니다. 배터리에 이상이 발생할 경우, BMU가 원인을 규명하고 차량의 에너지 관리 시스템과 연동하여 대응 조치를 제어합니다. 이를 통해 배터리의과충전 또는 과방전은 배터리에 손상을 줄 수 있습니다.

BMU용 하우징 부품은 컴팩트하고 평평하며, 집적화되어 있고 난연 인증을 받아야 합니다. 하우징의 역할은 EV와 하이브리드 차량용 배터리 내 고전압 전류 센서 및 절연 감시장치의 제어입니다. CMU의 경우 여러 기능이 통합되어 있어, 형상이 복잡합니다. 따라서 복잡한 설계를 구현하기 위해서는 소재가 낮은 변형률(warpage)을 가져야 합니다.

배터리 하우징 요구 사항을 충족하는 블렌드 소재

이러한 모든 어플리케이션 요구 조건을 만족하기 위해, 저희는 Hella와 함께 BMU 및 CMU 하우징을 위한 소재를 개발했습니다. 저희는 EV의 안전 핵심 전자부품용 저변형성 및 난연 PBT 블렌드 소재 개발 경험을 바탕으로 했습니다. 그 결과, Pocan® AF4130이라는 30중량% 유리섬유 강화 저변형 PBT+ASA 블렌드가 완성되었으며, 저휘발성 할로겐계 난연 패키지가 적용되어 있습니다. Pocan®은 우수한 내열성, 내화학성, 탁월한 전기적 특성, 강도 및 경도를 자랑합니다.

Pocan AF4130은 저방출 요구 어플리케이션에 적합합니다

열탈착(thermal desorption) 분석을 실시하여, 비금속 자동차 재료에서 발생하는 휘발성 유기화합물 및 응축성 방출물을 독일 자동차 산업 협회 표준에 따라 측정하였습니다. 이를 통해 해당 소재가 인테리어 부품 등 저방출이 요구되는 어플리케이션에 매우 적합함이 입증되었습니다.

또한, 블렌드의 내화학성을 평가하기 위해 다양한 화학적 매질 보관 테스트를 수행하였습니다. 선정된 소재는 오일, 연료, 세정제, 자동차 관리용품에 노출되는 모든 시험에서 표면 손상이 발생하지 않았습니다.

또한, 리튬이온 배터리에 사용되는 상업용 전해질에 대한 소재의 내성 분석을 무가하 상태와 가하 상태에서의 노출 및 육안 검사를 통해 실시하였습니다. 시편을 전해질의 증기에 노출시켰으나 블렌드 소재에는 가시적인 균열이 관찰되지 않았습니다.

Envalior의 서비스로 최적의 솔루션 제공

HiAnt® 고객지원팀은 Hella에게 부품 설계에 관한 제안을 제공하고, 하우징 부품의 CAE(해석설계) 요구하중 조건에 부합하는 특성 소재 데이터를 지원하였습니다. 또한, Envalior는 금형 충진 해석에 대한 제안과 현장 사출성형 시험에도 협력하였습니다. Pocan® AF4130의 경우, 이온 크로마토그래피를 통해 10ppm 이하의 자유 이온성 할로겐화물이 확인되었고, VDA270 기준에 따라 냄새 시험이 진행되었습니다.

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