Materiali isolanti nelle batterie al litio ternarie e nelle batterie LiFePO4: una prospettiva di sicurezza

Le batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4) e le batterie al litio ternarie sono due tipi di batterie comunemente utilizzate nel settore dei veicoli a nuova energia. Queste batterie utilizzano diverse soluzioni di materiali per migliorare l'isolamento antincendio e la protezione della sicurezza termica. 

Rischio di fuga termica:

Batterie al litio ternarie: a causa della loro composizione chimica e della maggiore densità di energia, le batterie al litio ternarie presentano un rischio maggiore di fuga termica in condizioni anomale come sovraccarico, scarica eccessiva o temperature elevate. Ciò può comportare un elevato rischio di incendi.

Batterie LiFePO4: le batterie LiFePO4 sono relativamente più sicure, mostrando una forte tolleranza alle alte temperature, al sovraccarico e allo scaricamento eccessivo. Di conseguenza, la richiesta di protezione antincendio e isolamento termico è relativamente inferiore per le batterie LiFePO4.

Materiali isolanti:

Batterie al litio ternarie: per mitigare i potenziali rischi associati all'instabilità termica, le batterie al litio ternarie richiedono in genere materiali isolanti di qualità superiore durante i processi di progettazione e produzione. Questi materiali possono includere isolante resistente al fuoco alle alte temperature, nastro isolante, guarnizioni isolanti e componenti simili.

Batterie LiFePO4: a causa della loro sicurezza intrinseca e della tolleranza alle alte temperature, le batterie LiFePO4 richiedono generalmente materiali isolanti e design standard per soddisfare i requisiti di protezione antincendio e isolamento termico.

Soluzioni di protezione antincendio e isolamento termico per batterie LiFePO4:

Polipropilene microporoso (MPP): il polipropilene microporoso è ampiamente utilizzato come strato ignifugo e termoisolante nelle batterie LiFePO4. Questo materiale presenta eccellenti proprietà di isolamento termico ed elettrico, riducendo la perdita di calore e migliorando l'efficienza termica della batteria. Le proprietà chiave dell'MPP includono:

Eccezionali prestazioni di isolamento: la struttura microscopica dei pori dell'MPP isola efficacemente gli elettrodi positivi e negativi all'interno del modulo batteria, prevenendo la penetrazione dell'elettrolita. Può essere utilizzato come separatore di batterie, garantendo il funzionamento sicuro del sistema di batterie evitando cortocircuiti e perdite di corrente.

Gomma siliconica ceramica: la gomma siliconica ceramica è comunemente utilizzata come strato protettivo di sicurezza nelle batterie LiFePO4. Per migliorare ulteriormente la resistenza al fuoco, uno strato di fibra di vetro viene spesso applicato sopra la gomma siliconica ceramizzata. In caso di incendio, la gomma siliconica ceramica si trasforma in un blocco di ceramica dura, impedendo la propagazione del fuoco. Isola e resiste efficacemente alle alte temperature generate dalla batteria, proteggendo il sistema batteria dai danni dovuti al calore.

Schiuma di silicio: la schiuma di silicio, un materiale flessibile e morbido, viene spesso utilizzata per riempire gli spazi tra i moduli della batteria LiFePO4. Offre un eccellente isolamento termico ed effetti buffer, riducendo il trasferimento di calore e le vibrazioni e migliorando al tempo stesso le prestazioni di gestione termica della batteria. Le caratteristiche principali della schiuma di silicone includono:

Prestazioni di isolamento termico superiori: la schiuma di silicone possiede una bassa conduttività termica, isolando efficacemente la conduzione del calore all'interno del modulo batteria e riducendo al minimo la perdita di calore. Ciò migliora l'efficienza energetica del sistema batteria e prolunga la durata del ciclo di vita della batteria.

Resistenza alle alte temperature: la schiuma di silicio mantiene la stabilità strutturale e prestazionale in ambienti ad alta temperatura, il che è fondamentale per i sistemi di batterie. Isola e resiste efficacemente all'impatto delle alte temperature generate dalla batteria.

Soluzioni di isolamento termico e antincendio per batterie al litio ternarie:

Aerogel: l'aerogel, un materiale altamente poroso con eccezionali proprietà di isolamento termico, è ampiamente utilizzato come strato di isolamento termico nelle batterie al litio ternarie. Le caratteristiche principali dell'aerogel includono:

Bassa conduttività termica: l'aerogel presenta una conduttività termica estremamente bassa, isolando efficacemente la conduzione del calore all'interno della batteria e riducendo al minimo la perdita di calore. Ciò migliora la gestione termica della batteria e riduce il rischio di surriscaldamento.

Elevata porosità: la struttura a pori altamente aperti dell'aerogel fornisce un'area superficiale più ampia, migliorando l'isolamento e prevenendo il trasferimento di calore e la dispersione di corrente tra i componenti interni della batteria. Ciò contribuisce a migliorare la sicurezza della batteria.

Leggero e flessibile: l'aerogel è leggero e può essere modellato per adattarsi a varie forme e dimensioni dei moduli batteria senza aggiungere peso significativo.

Pannello in mica: il pannello in mica, noto per la sua eccellente resistenza alle alte temperature, viene spesso utilizzato come guarnizione di isolamento termico tra i moduli o le celle della batteria al litio ternaria. Impedisce il trasferimento di calore e riduce il rischio di cortocircuiti. Le proprietà chiave del pannello in mica includono:

Eccellenti proprietà isolanti: le lastre di mica mostrano eccezionali prestazioni di isolamento.

Resistenza alle alte temperature: le schede in mica mantengono la stabilità in ambienti ad alta temperatura, garantendo la durata all'interno delle batterie dei veicoli a nuova energia che generano temperature elevate durante il funzionamento. La scheda in mica resiste alle temperature elevate all'interno del modulo batteria, proteggendo i componenti circostanti dai danni dovuti al calore.

In conclusione, le batterie al litio ferro fosfato e le batterie al litio ternarie utilizzano diverse soluzioni di materiali per le misure di sicurezza antincendio e di isolamento termico. Le batterie LiFePO4 utilizzano spesso materiali in polipropilene microporoso,