חומרי בידוד בסוללות ליתיום טרנריות ובסוללות LiFePO4: פרספקטיבה בטיחותית

סוללות ליתיום ברזל פוספט (LiFePO4) וסוללות ליתיום טרינריות הן שני סוגי סוללות נפוצות בתעשיית רכבי האנרגיה החדשה. סוללות אלה משתמשות בפתרונות חומרים שונים כדי לשפר את בידוד האש והגנה תרמית. 

סיכון לברוח תרמי:

סוללות ליתיום טרנריות: בשל ההרכב הכימי שלהן וצפיפות האנרגיה הגבוהה יותר, סוללות ליתיום טרינריות מהוות סיכון מוגבר לבריחה תרמית בתנאים חריגים כגון טעינת יתר, פריקת יתר או טמפרטורות גבוהות. זה יכול להוביל לסיכון מוגבר לאירועי שריפה.

סוללות LiFePO4: סוללות LiFePO4 בטוחות יותר באופן יחסי, ומציגות סובלנות חזקה כלפי טמפרטורות גבוהות, טעינת יתר ופריקת יתר. כתוצאה מכך, הדרישה להגנה מפני אש ובידוד תרמי נמוכה יחסית עבור סוללות LiFePO4.

חומרי בידוד:

סוללות ליתיום טרנריות: כדי לצמצם את הסיכונים הפוטנציאליים הקשורים לבריחה תרמית, סוללות ליתיום טרינריות דורשות בדרך כלל חומרי בידוד ברמה גבוהה יותר במהלך תהליכי התכנון והייצור שלהן. חומרים אלו עשויים לכלול בידוד עמיד בפני אש בטמפרטורה גבוהה, סרט בידוד, אטמי בידוד ורכיבים דומים.

סוללות LiFePO4: בשל הבטיחות המובנית וסבילותן לטמפרטורה גבוהה, סוללות LiFePO4 דורשות בדרך כלל חומרי בידוד ועיצובים סטנדרטיים כדי לעמוד בדרישות ההגנה מפני אש ובידוד תרמי.

פתרונות הגנה מפני אש ובידוד חום עבור סוללות LiFePO4:

פוליפרופילן מיקרו נקבובי (MPP): פוליפרופילן מיקרו נקבובי נמצא בשימוש נרחב כשכבה חסינת אש ומבודדת חום בסוללות LiFePO4. חומר זה מציג תכונות בידוד תרמי וחשמלי מעולות, מפחית את איבוד החום ומשפר את היעילות התרמית של הסוללה. מאפייני מפתח של MPP כוללים:

ביצועי בידוד יוצאי דופן: מבנה הנקבוביות המיקרוסקופי של MPP מבודד ביעילות את האלקטרודות החיוביות והשליליות בתוך מודול הסוללה, ומונע חדירת אלקטרוליטים. זה יכול לשמש כמפריד סוללות, המבטיח את הפעולה הבטוחה של מערכת הסוללות על ידי הימנעות מקצרים ודליפות זרם.

גומי סיליקון קרמי: גומי סיליקון קרמי משמש בדרך כלל כשכבת הגנה בטיחותית בסוללות LiFePO4. כדי לשפר עוד יותר את עמידות האש, לרוב מורחים שכבת פיברגלס על גבי גומי הסיליקון הקרמי. במקרה של שריפה, גומי הסיליקון הקרמי הופך לבלוק קרמי קשיח, המונע התפשטות אש. הוא מבודד ביעילות ועומד בפני הטמפרטורות הגבוהות שנוצרות מהסוללה, ומגן על מערכת הסוללה מפני נזקי חום.

סיליקון קצף: קצף סיליקון, חומר גמיש ורך, משמש לעתים קרובות למילוי פערים בין מודולי סוללות LiFePO4. הוא מציע בידוד תרמי מעולה ואפקטי חציצה, הפחתת העברת חום ורעידות תוך שיפור ביצועי הניהול התרמי של הסוללה. תכונות עיקריות של קצף סיליקון כוללות:

ביצועי בידוד תרמי מעולים: לקצף סיליקון יש מוליכות תרמית נמוכה, המבודד ביעילות את הולכת החום בתוך מודול הסוללה וממזער את איבוד החום. זה משפר את יעילות האנרגיה של מערכת הסוללות ומאריך את חיי המחזור של הסוללה.

עמידות בטמפרטורה גבוהה: קצף סיליקון שומר על היציבות המבנית והביצועים שלו בסביבות טמפרטורות גבוהות, דבר חיוני למערכות סוללות. זה מבודד ביעילות ועומד בפני ההשפעה של טמפרטורות גבוהות שנוצרות על ידי הסוללה.

פתרונות בידוד אש וחום עבור סוללות ליתיום טרנריות:

Aerogel: Aerogel, חומר נקבובי מאוד עם תכונות בידוד תרמי יוצאות דופן, נמצא בשימוש נרחב כשכבת הבידוד התרמי בסוללות ליתיום טרינריות. תכונות עיקריות של אירוג'ל כוללות:

מוליכות תרמית נמוכה: Airgel מציג מוליכות תרמית נמוכה במיוחד, המבודד ביעילות את מוליכות החום בתוך הסוללה וממזער את איבוד החום. זה משפר את הניהול התרמי של הסוללה ומפחית את הסיכון להתחממות יתר.

נקבוביות גבוהה: מבנה הנקבוביות הפתוחות ביותר של איירגל מספק שטח פנים גדול יותר, משפר את הבידוד ומונע העברת חום וזליגת זרם בין רכיבי הסוללה הפנימיים. זה תורם לשיפור בטיחות הסוללה.

קל משקל וגמיש: Airgel הוא קל משקל וניתן לעצב אותו כך שיתאים לצורות וגדלים שונים של מודול סוללה מבלי להוסיף משקל משמעותי.

לוח מיקה: לוח מיקה, הידוע בעמידותו המצוינת לטמפרטורות גבוהות, משמש לעתים קרובות כאטם בידוד תרמי בין מודולים או תאים של סוללת ליתיום משולשת. זה מונע העברת חום ומפחית את הסיכון לקצר חשמלי. מאפיינים עיקריים של לוח מיקה כוללים:

תכונות בידוד מעולות: יריעות מיקה מציגות ביצועי בידוד יוצאי דופן.

עמידות לטמפרטורות גבוהות: לוחות מיקה שומרים על יציבות בסביבות טמפרטורות גבוהות, ומבטיחים עמידות בתוך סוללות רכב אנרגיה חדשות היוצרות טמפרטורות גבוהות במהלך הפעולה. לוח הנציץ עומד בטמפרטורות המוגברות בתוך מודול הסוללה, ומגן על הרכיבים שמסביב מפני נזקים הקשורים לחום.

לסיכום, סוללות ליתיום ברזל פוספט וסוללות ליתיום טרינריות משתמשות בפתרונות חומרים שונים להגנה מפני אש ובידוד תרמי. סוללות LiFePO4 משתמשות לעתים קרובות בחומרי פוליפרופילן מיקרו-נקבים,