Isolatiematerialen in ternaire lithiumbatterijen en LiFePO4-batterijen: een veiligheidsperspectief

Lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4) en ternaire lithiumbatterijen zijn twee veelgebruikte batterijtypen in de nieuwe energievoertuigindustrie. Deze batterijen maken gebruik van verschillende materiaaloplossingen om de brandisolatie en thermische veiligheidsbescherming te verbeteren. 

Thermisch runaway-risico:

Ternaire lithiumbatterijen: vanwege hun chemische samenstelling en hogere energiedichtheid vormen ternaire lithiumbatterijen een verhoogd risico op thermische overbelasting onder abnormale omstandigheden zoals overladen, overmatig ontladen of hoge temperaturen. Dit kan leiden tot een verhoogd risico op brandincidenten.

LiFePO4-batterijen: LiFePO4-batterijen zijn relatief veiliger en vertonen een robuuste tolerantie tegen hoge temperaturen, overladen en overmatig ontladen. Bijgevolg is de vraag naar brandbeveiliging en thermische isolatie relatief lager voor LiFePO4-batterijen.

Isolatiematerialen:

Ternaire lithiumbatterijen: Om de potentiële risico's die gepaard gaan met thermische overstroming te beperken, hebben ternaire lithiumbatterijen doorgaans hoogwaardige isolatiematerialen nodig tijdens hun ontwerp- en productieprocessen. Deze materialen kunnen brandwerende isolatie tegen hoge temperaturen, isolatietape, isolatiepakkingen en soortgelijke componenten omvatten.

LiFePO4-batterijen: vanwege hun inherente veiligheid en hoge temperatuurtolerantie vereisen LiFePO4-batterijen over het algemeen standaard isolatiematerialen en -ontwerpen om te voldoen aan de eisen op het gebied van brandbeveiliging en thermische isolatie.

Brandbeveiligings- en warmte-isolatieoplossingen voor LiFePO4-batterijen:

Microporeus polypropyleen (MPP): Microporeus polypropyleen wordt op grote schaal gebruikt als brandwerende en warmte-isolerende laag in LiFePO4-batterijen. Dit materiaal vertoont uitstekende thermische en elektrische isolatie-eigenschappen, waardoor het warmteverlies wordt verminderd en de thermische efficiëntie van de batterij wordt verbeterd. De belangrijkste eigenschappen van MPP zijn onder meer:

Uitzonderlijke isolatieprestaties: de microscopische poriënstructuur van MPP isoleert effectief de positieve en negatieve elektroden in de batterijmodule, waardoor het binnendringen van elektrolyten wordt voorkomen. Het kan worden gebruikt als batterijscheider, waardoor de veilige werking van het batterijsysteem wordt gegarandeerd door kortsluiting en stroomlekkage te voorkomen.

Keramisch siliconenrubber: Keramisch siliconenrubber wordt vaak gebruikt als veiligheidsbeschermlaag in LiFePO4-batterijen. Om de brandwerendheid verder te vergroten, wordt vaak een laag glasvezel op het gekeramiseerde siliconenrubber aangebracht. Bij brand verandert het keramische siliconenrubber in een hard keramisch blok, waardoor branduitbreiding wordt voorkomen. Het isoleert en weerstaat effectief de hoge temperaturen die door de accu worden gegenereerd, waardoor het accusysteem wordt beschermd tegen schade door hitte.

Siliciumschuim: Siliciumschuim, een flexibel en zacht materiaal, wordt vaak gebruikt om gaten tussen LiFePO4-batterijmodules op te vullen. Het biedt uitstekende thermische isolatie en bufferende effecten, waardoor de warmteoverdracht en trillingen worden verminderd en de thermische beheerprestaties van de batterij worden verbeterd. De belangrijkste kenmerken van siliciumschuim zijn onder meer:

Superieure thermische isolatieprestaties: Siliciumschuim heeft een lage thermische geleidbaarheid, waardoor de warmtegeleiding binnen de batterijmodule effectief wordt geïsoleerd en warmteverlies wordt geminimaliseerd. Dit verbetert de energie-efficiëntie van het batterijsysteem en verlengt de levensduur van de batterij.

Bestand tegen hoge temperaturen: Siliciumschuim behoudt zijn structurele en prestatiestabiliteit in omgevingen met hoge temperaturen, wat cruciaal is voor batterijsystemen. Het isoleert effectief en is bestand tegen de impact van hoge temperaturen die door de batterij worden gegenereerd.

Brand- en warmte-isolatieoplossingen voor ternaire lithiumbatterijen:

Aerogel: Aerogel, een zeer poreus materiaal met uitzonderlijke thermische isolatie-eigenschappen, wordt veel gebruikt als thermische isolatielaag in ternaire lithiumbatterijen. De belangrijkste kenmerken van aerogel zijn onder meer:

Lage thermische geleidbaarheid: Aerogel vertoont een extreem lage thermische geleidbaarheid, waardoor de warmtegeleiding binnen de batterij effectief wordt geïsoleerd en warmteverlies wordt geminimaliseerd. Dit verbetert het thermische beheer van de batterij en verkleint het risico op oververhitting.

Hoge porositeit: De zeer open poriënstructuur van aerogel zorgt voor een groter oppervlak, verbetert de isolatie en voorkomt warmteoverdracht en stroomlekkage tussen interne batterijcomponenten. Dit draagt ​​bij aan een verbeterde batterijveiligheid.

Lichtgewicht en flexibel: Aerogel is licht van gewicht en kan worden gevormd om in verschillende vormen en maten van batterijmodules te passen zonder noemenswaardig gewicht toe te voegen.

Mica Board: Mica board, bekend om zijn uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen, wordt vaak gebruikt als thermische isolatiepakking tussen ternaire lithiumbatterijmodules of -cellen. Het voorkomt warmteoverdracht en vermindert het risico op kortsluiting. De belangrijkste eigenschappen van micabord zijn onder meer:

Uitstekende isolatie-eigenschappen: Mica-platen vertonen uitstekende isolatieprestaties.

Bestand tegen hoge temperaturen: Mica-platen behouden de stabiliteit in omgevingen met hoge temperaturen en zorgen voor duurzaamheid in nieuwe energievoertuigaccu's die tijdens bedrijf hoge temperaturen genereren. Het mica-bord is bestand tegen de hoge temperaturen in de batterijmodule en beschermt omliggende componenten tegen hittegerelateerde schade.

Concluderend maken lithium-ijzerfosfaatbatterijen en ternaire lithiumbatterijen gebruik van verschillende materiaaloplossingen voor brandbeveiliging en veiligheidsmaatregelen voor thermische isolatie. LiFePO4-batterijen maken vaak gebruik van microporeuze polypropyleenmaterialen,