Isolasjonsmaterialer i ternære litiumbatterier og LiFePO4-batterier: et sikkerhetsperspektiv

Litiumjernfosfat (LiFePO4) og ternære litiumbatterier er to ofte brukte batterityper i den nye energibilindustrien. Disse batteriene bruker forskjellige materialløsninger for å forbedre brannisolasjon og termisk sikkerhetsbeskyttelse. 

Termisk løpsrisiko:

Ternære litiumbatterier: På grunn av deres kjemiske sammensetning og høyere energitetthet, utgjør ternære litiumbatterier en økt risiko for termisk løping under unormale forhold som overlading, overutlading eller høye temperaturer. Dette kan føre til økt risiko for brannhendelser.

LiFePO4-batterier: LiFePO4-batterier er relativt tryggere, og viser robust toleranse mot høye temperaturer, overlading og overutlading. Følgelig er etterspørselen etter brannbeskyttelse og termisk isolasjon relativt lavere for LiFePO4-batterier.

Isolasjonsmaterialer:

Ternære litiumbatterier: For å redusere den potensielle risikoen forbundet med termisk løping, krever ternære litiumbatterier vanligvis isolasjonsmaterialer av høyere kvalitet under design- og produksjonsprosessene. Disse materialene kan omfatte høytemperatur brannbestandig isolasjon, isolasjonstape, isolasjonspakninger og lignende komponenter.

LiFePO4-batterier: På grunn av deres iboende sikkerhet og høye temperaturtoleranse, krever LiFePO4-batterier generelt standard isolasjonsmaterialer og design for å oppfylle kravene til brannbeskyttelse og termisk isolasjon.

Brannbeskyttelse og varmeisolasjonsløsninger for LiFePO4-batterier:

Mikroporøs polypropylen (MPP): Mikroporøs polypropylen er mye brukt som et brannsikkert og varmeisolerende lag i LiFePO4-batterier. Dette materialet viser utmerkede termiske og elektriske isolasjonsegenskaper, reduserer varmetapet og forbedrer batteriets termiske effektivitet. Nøkkelegenskapene til MPP inkluderer:

Eksepsjonell isolasjonsytelse: Den mikroskopiske porestrukturen til MPP isolerer effektivt de positive og negative elektrodene inne i batterimodulen, og forhindrer elektrolyttpenetrering. Den kan brukes som batteriseparator, og sikrer sikker drift av batterisystemet ved å unngå kortslutninger og strømlekkasje.

Keramisk silikongummi: Keramisk silikongummi brukes ofte som et sikkerhetsbeskyttende lag i LiFePO4-batterier. For ytterligere å øke brannmotstanden påføres ofte et lag med glassfiber på toppen av den keramiserte silikongummien. I tilfelle brann forvandles den keramiske silikongummien til en hard keramisk blokk som hindrer brannspredning. Den isolerer effektivt og tåler de høye temperaturene som genereres av batteriet, og beskytter batterisystemet mot varmeskader.

Silisiumskum: Silisiumskum, et fleksibelt og mykt materiale, brukes ofte til å fylle mellomrom mellom LiFePO4-batterimoduler. Den tilbyr utmerket termisk isolasjon og buffereffekter, reduserer varmeoverføring og vibrasjoner samtidig som den forbedrer batteriets varmestyringsytelse. Nøkkelfunksjonene til silisiumskum inkluderer:

Overlegen termisk isolasjonsytelse: Silisiumskum har lav varmeledningsevne, som effektivt isolerer varmeledning i batterimodulen og minimerer varmetapet. Dette forbedrer batterisystemets energieffektivitet og forlenger batteriets levetid.

Høytemperaturbestandighet: Silisiumskum opprettholder sin strukturelle stabilitet og ytelsesstabilitet i høytemperaturmiljøer, noe som er avgjørende for batterisystemer. Den isolerer og tåler virkningen av høye temperaturer som genereres av batteriet.

Brann- og varmeisolasjonsløsninger for ternære litiumbatterier:

Aerogel: Aerogel, et svært porøst materiale med eksepsjonelle termiske isolasjonsegenskaper, er mye brukt som termisk isolasjonslag i ternære litiumbatterier. Nøkkelfunksjonene til aerogel inkluderer:

Lav termisk ledningsevne: Aerogel viser ekstremt lav varmeledningsevne, som effektivt isolerer varmeledning i batteriet og minimerer varmetapet. Dette forbedrer batteriets termiske styring og reduserer risikoen for overoppheting.

Høy porøsitet: Den svært åpne porestrukturen til aerogel gir et større overflateareal, forbedrer isolasjonen og forhindrer varmeoverføring og strømlekkasje mellom interne batterikomponenter. Dette bidrar til forbedret batterisikkerhet.

Lett og fleksibel: Aerogel er lett og kan støpes for å passe til ulike batterimodulformer og størrelser uten å legge til betydelig vekt.

Glimmerkort: Glimmerkort, kjent for sin utmerkede motstand mot høye temperaturer, brukes ofte som en termisk isolasjonspakning mellom ternære litiumbatterimoduler eller -celler. Det hindrer varmeoverføring og reduserer risikoen for kortslutninger. Nøkkelegenskapene til glimmerplater inkluderer:

Utmerkede isolasjonsegenskaper: Glimmerplater viser enestående isolasjonsytelse.

Høytemperaturmotstand: Mica-plater opprettholder stabilitet i høytemperaturmiljøer, og sikrer holdbarhet i nye energibilbatterier som genererer høye temperaturer under drift. Glimmerkortet tåler de høye temperaturene inne i batterimodulen, og beskytter omkringliggende komponenter mot varmerelatert skade.

Avslutningsvis bruker litiumjernfosfatbatterier og ternære litiumbatterier forskjellige materialløsninger for brannbeskyttelse og sikkerhetstiltak for termisk isolasjon. LiFePO4-batterier bruker ofte mikroporøse polypropylenmaterialer,