Hur en kork kan skydda batterier i elfordon

D

et portugisiska företaget Amorim Cork Composites erbjuder nya korkbaserade lösningar för att skydda batterier i elfordon. Korkens unika egenskaper – såsom låg densitet, låg värmeledningsförmåga och hög värmebeständighet – gör den till ett idealiskt material för utveckling av komponenter till batterisystem för elfordon. Dessutom gör dess stötdämpande och tätande egenskaper den lämplig för en rad olika tillämpningar, både inuti och utanför batteripaketet.

Med utgångspunkt i sin expertis inom utveckling av högpresterande material för sektorer som tätningslösningar och flyg- och rymdindustrin, har Amorim Cork Composites tagit fram en rad lösningar särskilt anpassade för sektorn för elektrisk mobilitet. Dessa lösningar omfattar tätningar, höljen och distanselement mellan celler, utformade för att förhindra värmespridning vid så kallad termisk rusning (thermal runaway).

För tätning av batterier har företaget utvecklat en lösning som kombinerar kork med silikon. Materialet uppfyller brandskyddsstandarden UL-94 V0 och uppvisar en kvarstående deformation (compression set) på mindre än 40 % vid 50 % kompression. Det är dessutom motståndskraftigt mot slitage, UV-strålning och ozon.

Genom att kombinera kork – ett helt naturligt, återanvändbart och återvinningsbart material – med andra ämnen, skapar Amorim Cork Composites produkter som erbjuder utmärkt prestanda samtidigt som de är miljövänliga. För batteripaketens inre delar har flerskiktssystem utvecklats där kork kombineras med material som glimmer, basalt- eller kolfibrer med flera. Dessa system fungerar som värmebarriärer mellan celler eller moduler (distanselement/värmedämpande inlägg) och ger skydd åt batterihöljet.

Det kan verka osannolikt att hitta ett mångsidigt material för toppmoderna drivlinor i elfordon som bokstavligen växer på träd – men det är precis vad Amorim Cork Composites erbjuder.

Deras flerskiktssystem finns i tjocklekar från 0,8 till 30 mm och i en mängd olika format. Dessa produkter kan uppnå en komprimerbarhet på upp till cirka 80 % vid ett tryck på 2,5 MPa, erbjuder värmeisolering i intervallet 20–30 °C/min och har en densitet på 200 kg/m³ – samtidigt som de garanterar långsiktig hållbarhet tack vare sitt höga innehåll av kork.

Med detta nya utbud av lösningar tillhandahåller Amorim Cork Composites tekniska, högpresterande och hållbara alternativ som bidrar till att säkerställa effektiviteten och livslängden hos batterisystem – alltmedan det centrala målet för den elektriska revolutionen hålls i fokus: hållbarhet.

Rolls-Royce har valt korkbaserade lösningar för världens första helt eldrivna flygplan. I ”Spirit of Innovation” – världens snabbaste helt eldrivna flygplan – används korkagglomerat i isoleringen av batterihöljet. Denna korkbaserade lösning valdes eftersom batterihöljet krävde ett material som inte bara var strukturellt robust, utan också lätt och exceptionellt brandtåligt.

Det portugisiska företaget Amorim Cork Composites erbjuder kork som ett mångsidigt material för avancerade drivlinor i elfordon. Råmaterialet – bark från korkek (Quercus suber) – har ett brett användningsområde inom en rad olika branscher, däribland flyg- och rymdindustrin, försvarssektorn, energisektorn och fordonsindustrin. Idag används kork för värmeskydd, vibrationsdämpning och stötdämpning i batteripaket för elfordon. Enligt Thomas Peroutka, Mobility Manager på Amorim, användes kork för tätningsändamål redan i de tidiga bilar som skapades av Gottlieb Daimler och Carl Benz.

Dessutom har kork, ända sedan rymdålderns början, använts som värmeskydd för raketer och satelliter. Dess stötdämpande egenskaper har visat sig vara fördelaktiga inom försvarsapplikationer, medan dess vibrationsdämpande och akustiska egenskaper har utnyttjats i elektriska transformatorer. Kork har en bikakeartad mikrostruktur som består av celler formade som små, gasfyllda fem- och sexsidiga prismor. I en enda kubikcentimeter kork finns det cirka 40 miljoner celler. Amorim beskriver denna struktur som ett kluster av ”mikroballonger” eller ”mikrokuddar” som pressas lätt mot varandra, vilket skapar en unik kombination av elasticitet och komprimerbarhet – egenskaper som är avgörande för materialets förmåga att dämpa vibrationer och absorbera stötar.

Dessutom är kork ogenomträngligt för gaser och vätskor samt motståndskraftigt mot höga temperaturer, eld och friktion, samtidigt som det är både hållbart och lätt.

Vad gäller den kemiska sammansättningen består materialet till 45 % av en komplex biopolyester kallad suberin, samt mindre andelar lignin (27 %), cellulosa, vaxer och andra polysackarider (12 %), tanniner (6 %) och ceroider (6 %).

Till en början fokuserade Amorim på att utveckla värmeskyddande inlägg för batteriinteriörer, vibrationsdämpande kuddar och strukturella komponenter. I strukturella tillämpningar kombineras kork med kolfiber, glasfiber och/eller metaller som aluminium för att skapa höljen och skyddskåpor som ger invändig värmeisolering, buller- och vibrationsdämpning, stötskydd samt strukturell stabilitet.

Enligt Peroutka har Amorim utvecklat en rad olika material och lösningar i varierande utföranden för skilda tillämpningar inom sektorn för e-mobilitet. Företaget för för närvarande samtal med fordonstillverkare (OEM:er) och Tier 1-leverantörer om innovativa metoder för att använda materialet.

En sådan metod är formsprutning, där korken först måste granuleras och blandas med andra material. Denna metod möjliggör användning av en rad olika bearbetningsprocesser, däribland extrudering, laminering och termoformning.

Peroutka betonar att kork inte bara är koldioxidneutralt, utan faktiskt koldioxidnegativt. Forskning visar att en korkekskog kan absorbera upp till 73 ton koldioxid för varje ton kork som produceras.

Korkekar huggs inte ner för att man ska kunna skörda korken; i stället får barken växa ut på nytt under en nioårsperiod innan den skördas igen. Varje träd kan skördas ungefär 17 gånger under sin livstid, som i genomsnitt är cirka 200 år.

Dessutom fungerar korkekskogar som viktiga centra för biologisk mångfald, har skyddsstatus, bidrar till klimatreglering, främjar hållbarhet och spelar en betydande roll för planetens ekologiska balans.

Peroutka berättar att de första tillämpningarna för dessa batterier – som utvecklas i samarbete med tre europeiska företag – kommer att introduceras senare i år. ”Vi genomför just nu sluttester, och om allt går enligt plan kommer vi att påbörja uppskalningen av förproduktionen.”