Materiales aislantes en baterías ternarias de litio y baterías LiFePO4: una perspectiva de seguridad

Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) y las baterías de litio ternarias son dos tipos de baterías comúnmente utilizadas en la industria de vehículos de nueva energía. Estas baterías utilizan diferentes soluciones de materiales para mejorar el aislamiento contra incendios y la protección de seguridad térmica. 

Riesgo de fuga térmica:

Baterías de litio ternarias: debido a su composición química y mayor densidad de energía, las baterías de litio ternarias presentan un mayor riesgo de fuga térmica en condiciones anormales como sobrecarga, sobredescarga o altas temperaturas. Esto puede conducir a un riesgo elevado de incidentes de incendio.

Baterías LiFePO4: Las baterías LiFePO4 son comparativamente más seguras y muestran una fuerte tolerancia a las altas temperaturas, la sobrecarga y la sobredescarga. En consecuencia, la demanda de protección contra incendios y aislamiento térmico es relativamente menor para las baterías LiFePO4.

Materiales de aislamiento:

Baterías de litio ternarias: para mitigar los riesgos potenciales asociados con la fuga térmica, las baterías de litio ternarias generalmente requieren materiales aislantes de mayor calidad durante sus procesos de diseño y fabricación. Estos materiales pueden incluir aislamiento resistente al fuego a altas temperaturas, cinta aislante, juntas aislantes y componentes similares.

Baterías LiFePO4: debido a su seguridad inherente y tolerancia a altas temperaturas, las baterías LiFePO4 generalmente requieren materiales y diseños de aislamiento estándar para cumplir con los requisitos de aislamiento térmico y protección contra incendios.

Soluciones de protección contra incendios y aislamiento térmico para baterías LiFePO4:

Polipropileno microporoso (MPP): el polipropileno microporoso se emplea ampliamente como capa ignífuga y aislante del calor en baterías LiFePO4. Este material exhibe excelentes propiedades de aislamiento térmico y eléctrico, lo que reduce la pérdida de calor y mejora la eficiencia térmica de la batería. Las propiedades clave del MPP incluyen:

Rendimiento de aislamiento excepcional: la estructura de poros microscópicos del MPP aísla eficazmente los electrodos positivo y negativo dentro del módulo de batería, evitando la penetración del electrolito. Puede utilizarse como separador de baterías, garantizando el funcionamiento seguro del sistema de baterías evitando cortocircuitos y fugas de corriente.

Caucho de silicona cerámico: El caucho de silicona cerámico se utiliza comúnmente como capa protectora de seguridad en baterías LiFePO4. Para mejorar aún más la resistencia al fuego, a menudo se aplica una capa de fibra de vidrio sobre el caucho de silicona cerámico. En caso de incendio, el caucho de silicona cerámico se transforma en un bloque cerámico duro, evitando la propagación del fuego. Aísla y resiste eficazmente las altas temperaturas generadas por la batería, protegiendo el sistema de la batería del daño por calor.

Espuma de silicona: La espuma de silicona, un material flexible y suave, se usa con frecuencia para llenar los espacios entre los módulos de baterías LiFePO4. Ofrece excelentes efectos de aislamiento térmico y amortiguación, reduciendo la transferencia de calor y las vibraciones al tiempo que mejora el rendimiento de la gestión térmica de la batería. Las características clave de la espuma de silicona incluyen:

Rendimiento superior de aislamiento térmico: la espuma de silicona posee una baja conductividad térmica, aislando eficazmente la conducción de calor dentro del módulo de la batería y minimizando la pérdida de calor. Esto mejora la eficiencia energética del sistema de batería y extiende el ciclo de vida de la batería.

Resistencia a altas temperaturas: la espuma de silicona mantiene su estabilidad estructural y de rendimiento en entornos de altas temperaturas, lo cual es crucial para los sistemas de baterías. Aísla y resiste eficazmente el impacto de las altas temperaturas generadas por la batería.

Soluciones de aislamiento térmico y contra incendios para baterías ternarias de litio:

Aerogel: El aerogel, un material muy poroso con excepcionales propiedades de aislamiento térmico, se utiliza ampliamente como capa de aislamiento térmico en baterías ternarias de litio. Las características clave del aerogel incluyen:

Baja conductividad térmica: Aerogel exhibe una conductividad térmica extremadamente baja, aislando efectivamente la conducción de calor dentro de la batería y minimizando la pérdida de calor. Esto mejora la gestión térmica de la batería y mitiga el riesgo de sobrecalentamiento.

Alta porosidad: la estructura de poros altamente abiertos del aerogel proporciona una superficie más grande, lo que mejora el aislamiento y evita la transferencia de calor y las fugas de corriente entre los componentes internos de la batería. Esto contribuye a mejorar la seguridad de la batería.

Ligero y flexible: Aerogel es liviano y se puede moldear para adaptarse a varias formas y tamaños de módulos de batería sin agregar peso significativo.

Tablero de mica: El tablero de mica, conocido por su excelente resistencia a altas temperaturas, se usa frecuentemente como junta de aislamiento térmico entre módulos o celdas de baterías de litio ternarias. Previene la transferencia de calor y reduce el riesgo de cortocircuitos. Las propiedades clave del tablero de mica incluyen:

Excelentes propiedades aislantes: las láminas de mica exhiben un excelente rendimiento de aislamiento.

Resistencia a altas temperaturas: Los tableros de mica mantienen la estabilidad en ambientes de alta temperatura, asegurando la durabilidad dentro de las baterías de vehículos de nueva energía que generan altas temperaturas durante el funcionamiento. La placa de mica resiste las elevadas temperaturas dentro del módulo de batería, protegiendo los componentes circundantes de daños relacionados con el calor.

En conclusión, las baterías de fosfato de hierro y litio y las baterías ternarias de litio emplean diferentes soluciones de materiales para las medidas de seguridad de protección contra incendios y aislamiento térmico. Las baterías LiFePO4 suelen utilizar materiales microporosos de polipropileno,