Matériaux d'isolation dans les batteries au lithium ternaire et les batteries LiFePO4 : une perspective de sécurité

Les batteries au lithium fer phosphate (LiFePO4) et les batteries au lithium ternaire sont deux types de batteries couramment utilisés dans l'industrie des véhicules à énergies nouvelles. Ces batteries utilisent différentes solutions matérielles pour améliorer l’isolation incendie et la protection thermique. 

Risque d'emballement thermique :

Batteries ternaires au lithium : en raison de leur composition chimique et de leur densité énergétique plus élevée, les batteries ternaires au lithium présentent un risque accru d'emballement thermique dans des conditions anormales telles qu'une surcharge, une décharge excessive ou des températures élevées. Cela peut entraîner un risque élevé d’incendies.

Batteries LiFePO4 : Les batteries LiFePO4 sont comparativement plus sûres et affichent une tolérance robuste aux températures élevées, à la surcharge et à la décharge excessive. Par conséquent, la demande en matière de protection incendie et d’isolation thermique est relativement faible pour les batteries LiFePO4.

Matériaux d'isolation :

Batteries ternaires au lithium : pour atténuer les risques potentiels associés à l'emballement thermique, les batteries ternaires au lithium nécessitent généralement des matériaux isolants de qualité supérieure lors de leurs processus de conception et de fabrication. Ces matériaux peuvent inclure une isolation ignifuge à haute température, un ruban isolant, des joints isolants et des composants similaires.

Batteries LiFePO4 : En raison de leur sécurité inhérente et de leur tolérance aux températures élevées, les batteries LiFePO4 nécessitent généralement des matériaux et des conceptions d'isolation standard pour répondre aux exigences de protection incendie et d'isolation thermique.

Solutions de protection incendie et d'isolation thermique pour les batteries LiFePO4 :

Polypropylène microporeux (MPP) : Le polypropylène microporeux est largement utilisé comme couche ignifuge et isolante thermique dans les batteries LiFePO4. Ce matériau présente d'excellentes propriétés d'isolation thermique et électrique, réduisant les pertes de chaleur et améliorant l'efficacité thermique de la batterie. Les principales propriétés du MPP comprennent :

Performance d'isolation exceptionnelle : la structure microscopique des pores du MPP isole efficacement les électrodes positives et négatives du module de batterie, empêchant ainsi la pénétration de l'électrolyte. Il peut être utilisé comme séparateur de batterie, garantissant le fonctionnement sûr du système de batterie en évitant les courts-circuits et les fuites de courant.

Caoutchouc de silicone céramique : Le caoutchouc de silicone céramique est couramment utilisé comme couche de protection de sécurité dans les batteries LiFePO4. Pour améliorer encore la résistance au feu, une couche de fibre de verre est souvent appliquée sur le caoutchouc de silicone céramisé. En cas d'incendie, le caoutchouc de silicone céramique se transforme en un bloc de céramique dur, empêchant ainsi la propagation du feu. Il isole et résiste efficacement aux températures élevées générées par la batterie, protégeant ainsi le système de batterie des dommages causés par la chaleur.

Mousse de silicium : La mousse de silicium, un matériau flexible et souple, est fréquemment utilisée pour combler les espaces entre les modules de batterie LiFePO4. Il offre d'excellents effets d'isolation thermique et de tampon, réduisant le transfert de chaleur et les vibrations tout en améliorant les performances de gestion thermique de la batterie. Les principales caractéristiques de la mousse de silicone comprennent :

Performance d'isolation thermique supérieure : la mousse de silicone possède une faible conductivité thermique, isolant efficacement la conduction thermique à l'intérieur du module de batterie et minimisant les pertes de chaleur. Cela améliore l'efficacité énergétique du système de batterie et prolonge la durée de vie de la batterie.

Résistance aux hautes températures : la mousse de silicone conserve sa stabilité structurelle et ses performances dans les environnements à haute température, ce qui est crucial pour les systèmes de batteries. Il isole et résiste efficacement à l'impact des températures élevées générées par la batterie.

Solutions d'isolation incendie et thermique pour les batteries ternaires au lithium :

Aérogel : L'aérogel, un matériau hautement poreux doté de propriétés d'isolation thermique exceptionnelles, est largement utilisé comme couche d'isolation thermique dans les batteries ternaires au lithium. Les principales caractéristiques de l'aérogel comprennent :

Faible conductivité thermique : Aerogel présente une conductivité thermique extrêmement faible, isolant efficacement la conduction thermique au sein de la batterie et minimisant les pertes de chaleur. Cela améliore la gestion thermique de la batterie et atténue le risque de surchauffe.

Porosité élevée : la structure à pores très ouverts de l'aérogel offre une plus grande surface, améliorant l'isolation et empêchant le transfert de chaleur et les fuites de courant entre les composants internes de la batterie. Cela contribue à améliorer la sécurité de la batterie.

Léger et flexible : Aerogel est léger et peut être moulé pour s'adapter à différentes formes et tailles de modules de batterie sans ajouter de poids significatif.

Panneau en mica : Le panneau en mica, connu pour son excellente résistance aux températures élevées, est fréquemment utilisé comme joint d'isolation thermique entre les modules ou cellules de batterie au lithium ternaire. Il évite les transferts de chaleur et réduit les risques de courts-circuits. Les principales propriétés du panneau de mica comprennent :

Excellentes propriétés isolantes : les feuilles de mica présentent des performances d’isolation exceptionnelles.

Résistance aux hautes températures : les panneaux en mica maintiennent la stabilité dans les environnements à haute température, garantissant ainsi la durabilité des batteries de véhicules à énergie nouvelle qui génèrent des températures élevées pendant le fonctionnement. La carte en mica résiste aux températures élevées à l'intérieur du module de batterie, protégeant ainsi les composants environnants des dommages liés à la chaleur.

En conclusion, les batteries au lithium fer phosphate et les batteries au lithium ternaire utilisent différentes solutions matérielles pour les mesures de sécurité en matière de protection incendie et d'isolation thermique. Les batteries LiFePO4 utilisent souvent des matériaux en polypropylène microporeux,