Isoleringsmaterialer i ternære lithiumbatterier og LiFePO4-batterier: et sikkerhedsperspektiv

Lithiumjernfosfat (LiFePO4) og ternære lithiumbatterier er to almindeligt anvendte batterityper i den nye energikøretøjsindustri. Disse batterier anvender forskellige materialeløsninger til at forbedre brandisolering og termisk sikkerhedsbeskyttelse. 

Termisk løbsrisiko:

Ternære lithiumbatterier: På grund af deres kemiske sammensætning og højere energitæthed udgør ternære lithiumbatterier en øget risiko for termisk løbsk under unormale forhold såsom overopladning, overafladning eller høje temperaturer. Dette kan medføre en forhøjet risiko for brandhændelser.

LiFePO4-batterier: LiFePO4-batterier er forholdsvis sikrere og viser robust tolerance over for høje temperaturer, overopladning og overafladning. Derfor er efterspørgslen efter brandbeskyttelse og termisk isolering relativt lavere for LiFePO4-batterier.

Isoleringsmaterialer:

Ternære lithiumbatterier: For at mindske de potentielle risici forbundet med termisk løbsk kræver ternære lithiumbatterier typisk isoleringsmaterialer af højere kvalitet under deres design- og fremstillingsprocesser. Disse materialer kan omfatte højtemperatur brandsikker isolering, isoleringstape, isoleringspakninger og lignende komponenter.

LiFePO4-batterier: På grund af deres iboende sikkerhed og høje temperaturtolerance kræver LiFePO4-batterier generelt standardisoleringsmaterialer og -design for at opfylde kravene til brandbeskyttelse og termisk isolering.

Brandbeskyttelses- og varmeisoleringsløsninger til LiFePO4-batterier:

Mikroporøs polypropylen (MPP): Mikroporøs polypropylen anvendes i vid udstrækning som et brandsikkert og varmeisolerende lag i LiFePO4-batterier. Dette materiale udviser fremragende termiske og elektriske isoleringsegenskaber, hvilket reducerer varmetab og forbedrer batteriets termiske effektivitet. Nøgleegenskaber ved MPP omfatter:

Enestående isoleringsydelse: MPP's mikroskopiske porestruktur isolerer effektivt de positive og negative elektroder i batterimodulet, hvilket forhindrer indtrængning af elektrolyt. Den kan bruges som batteriseparator, hvilket sikrer sikker drift af batterisystemet ved at undgå kortslutninger og strømlækage.

Keramisk silikonegummi: Keramisk silikonegummi bruges almindeligvis som et sikkerhedsbeskyttelseslag i LiFePO4-batterier. For yderligere at øge brandmodstanden påføres ofte et lag glasfiber oven på den keramiserede silikonegummi. I tilfælde af brand omdannes det keramiske silikonegummi til en hård keramisk blok, der forhindrer brandspredning. Det isolerer effektivt og modstår de høje temperaturer, der genereres af batteriet, og beskytter batterisystemet mod varmeskader.

Siliciumskum: Siliciumskum, et fleksibelt og blødt materiale, bruges ofte til at udfylde huller mellem LiFePO4-batterimoduler. Den tilbyder fremragende termisk isolering og buffereffekt, hvilket reducerer varmeoverførsel og vibrationer, samtidig med at batteriets varmestyringsydelse forbedres. Nøglefunktioner ved siliciumskum inkluderer:

Overlegen termisk isoleringsydelse: Siliciumskum har lav varmeledningsevne, der effektivt isolerer varmeledning i batterimodulet og minimerer varmetab. Dette forbedrer batterisystemets energieffektivitet og forlænger batteriets levetid.

Højtemperaturbestandighed: Siliciumskum bevarer sin strukturelle og ydeevne stabilitet i højtemperaturmiljøer, hvilket er afgørende for batterisystemer. Det isolerer effektivt og modstår påvirkningen af ​​høje temperaturer, der genereres af batteriet.

Brand- og varmeisoleringsløsninger til ternære lithiumbatterier:

Aerogel: Aerogel, et meget porøst materiale med exceptionelle termiske isoleringsegenskaber, er meget udbredt som det termiske isoleringslag i ternære lithiumbatterier. Nøglefunktioner ved aerogel inkluderer:

Lav termisk ledningsevne: Aerogel udviser en ekstrem lav varmeledningsevne, der effektivt isolerer varmeledning i batteriet og minimerer varmetab. Dette forbedrer batteriets termiske styring og mindsker risikoen for overophedning.

Høj porøsitet: Aerogelens meget åbne porestruktur giver et større overfladeareal, forbedrer isoleringen og forhindrer varmeoverførsel og strømlækage mellem interne batterikomponenter. Dette bidrager til forbedret batterisikkerhed.

Let og fleksibel: Aerogel er let og kan støbes til at passe til forskellige batterimodulformer og -størrelser uden at tilføje væsentlig vægt.

Glimmerplade: Glimmerplade, der er kendt for sin fremragende modstand mod høje temperaturer, bruges ofte som en termisk isoleringspakning mellem ternære lithiumbatterimoduler eller -celler. Det forhindrer varmeoverførsel og reducerer risikoen for kortslutninger. Nøgleegenskaber ved glimmerplade inkluderer:

Fremragende isoleringsegenskaber: Glimmerplader udviser enestående isoleringsevne.

Højtemperaturmodstand: Mica-plader opretholder stabilitet i højtemperaturmiljøer, hvilket sikrer holdbarhed i nye energikøretøjsbatterier, der genererer høje temperaturer under drift. Glimmerkortet modstår de forhøjede temperaturer i batterimodulet og beskytter omgivende komponenter mod varmerelateret skade.

Afslutningsvis anvender lithiumjernfosfatbatterier og ternære lithiumbatterier forskellige materialeløsninger til brandbeskyttelse og sikkerhedsforanstaltninger til termisk isolering. LiFePO4-batterier bruger ofte mikroporøse polypropylenmaterialer,