Materiale de izolare în bateriile ternare cu litiu și bateriile LiFePO4: o perspectivă de siguranță

Fosfatul de litiu de fier (LiFePO4) și bateriile cu litiu ternare sunt două tipuri de baterii utilizate în mod obișnuit în industria vehiculelor cu energie nouă. Aceste baterii utilizează diferite soluții de materiale pentru a îmbunătăți izolarea la foc și protecția termică. 

Risc de evadare termică:

Bateriile ternare cu litiu: Datorită compoziției lor chimice și densității mai mari de energie, bateriile ternare cu litiu prezintă un risc crescut de evaporare termică în condiții anormale, cum ar fi supraîncărcare, supra-descărcare sau temperaturi ridicate. Acest lucru poate duce la un risc crescut de incidente de incendiu.

Bateriile LiFePO4: bateriile LiFePO4 sunt comparativ mai sigure, afișând o toleranță robustă la temperaturi ridicate, supraîncărcare și supradescărcare. În consecință, cererea de protecție împotriva incendiilor și izolație termică este relativ mai mică pentru bateriile LiFePO4.

Materiale de izolare:

Bateriile ternare cu litiu: Pentru a atenua riscurile potențiale asociate cu evadarea termică, bateriile ternare cu litiu necesită de obicei materiale de izolare de calitate superioară în timpul proceselor de proiectare și fabricație. Aceste materiale pot include izolație rezistentă la foc la temperaturi ridicate, bandă izolatoare, garnituri de izolație și componente similare.

Bateriile LiFePO4: Datorită siguranței lor inerente și toleranței la temperaturi ridicate, bateriile LiFePO4 necesită, în general, materiale și design standard de izolație pentru a îndeplini cerințele de protecție împotriva incendiilor și de izolare termică.

Soluții de protecție împotriva incendiilor și izolare termică pentru bateriile LiFePO4:

Polipropilenă microporoasă (MPP): Polipropilena microporoasă este utilizată pe scară largă ca strat ignifug și termoizolant în bateriile LiFePO4. Acest material prezintă proprietăți excelente de izolare termică și electrică, reducând pierderile de căldură și sporind eficiența termică a bateriei. Proprietățile cheie ale MPP includ:

Performanță excepțională de izolare: Structura microscopică a porilor a MPP izolează eficient electrozii pozitivi și negativi din modulul bateriei, prevenind pătrunderea electrolitului. Poate fi folosit ca separator de baterii, asigurand functionarea in siguranta a sistemului de baterii prin evitarea scurtcircuitelor si a scurgerilor de curent.

Cauciuc siliconic ceramic: cauciucul siliconic ceramic este utilizat în mod obișnuit ca strat protector de siguranță în bateriile LiFePO4. Pentru a spori și mai mult rezistența la foc, un strat de fibră de sticlă este adesea aplicat deasupra cauciucului siliconic ceramic. În caz de incendiu, cauciucul siliconic ceramic se transformă într-un bloc ceramic dur, prevenind răspândirea incendiului. Izolează eficient și rezistă la temperaturile ridicate generate de baterie, protejând sistemul bateriei de deteriorarea termică.

Spuma de siliciu: Spuma de siliciu, un material flexibil și moale, este frecvent utilizată pentru a umple golurile dintre modulele bateriei LiFePO4. Oferă izolație termică și efecte tampon excelente, reducând transferul de căldură și vibrațiile, îmbunătățind în același timp performanța de gestionare termică a bateriei. Caracteristicile cheie ale spumei de silicon includ:

Performanță superioară de izolare termică: Spuma de siliciu are o conductivitate termică scăzută, izolând eficient conducția căldurii în modulul bateriei și minimizând pierderile de căldură. Acest lucru îmbunătățește eficiența energetică a sistemului de baterii și prelungește durata de viață a bateriei.

Rezistență la temperaturi înalte: spuma de siliciu își menține stabilitatea structurală și de performanță în medii cu temperatură ridicată, ceea ce este crucial pentru sistemele de baterii. Izolează eficient și rezistă la impactul temperaturilor ridicate generate de baterie.

Soluții de izolare termică și la foc pentru bateriile ternare cu litiu:

Aerogel: Aerogelul, un material foarte poros cu proprietăți excepționale de izolare termică, este utilizat pe scară largă ca strat de izolare termică în bateriile cu litiu ternar. Caracteristicile cheie ale aerogelului includ:

Conductivitate termică scăzută: Aerogelul prezintă o conductivitate termică extrem de scăzută, izolând eficient conducția căldurii în interiorul bateriei și minimizând pierderile de căldură. Acest lucru îmbunătățește managementul termic al bateriei și atenuează riscul de supraîncălzire.

Porozitate ridicată: Structura cu pori foarte deschiși a aerogelului oferă o suprafață mai mare, îmbunătățind izolația și prevenind transferul de căldură și scurgerea curentului între componentele interne ale bateriei. Acest lucru contribuie la îmbunătățirea siguranței bateriei.

Ușor și flexibil: Aerogelul este ușor și poate fi modelat pentru a se potrivi cu diferite forme și dimensiuni ale modulelor bateriei, fără a adăuga o greutate semnificativă.

Placa de mica: placa de mica, cunoscuta pentru rezistenta sa excelenta la temperaturi inalte, este folosita frecvent ca garnitura de izolare termica intre modulele sau celulele bateriei cu litiu ternar. Previne transferul de căldură și reduce riscul de scurtcircuite. Proprietățile cheie ale plăcii de mica includ:

Proprietăți izolante excelente: Foile de mica prezintă performanțe de izolare remarcabile.

Rezistență la temperatură ridicată: Plăcile Mica mențin stabilitatea în medii cu temperaturi ridicate, asigurând durabilitatea în cadrul bateriilor de vehicule cu energie nouă care generează temperaturi ridicate în timpul funcționării. Placa de mica rezista la temperaturile ridicate din modulul bateriei, protejand componentele din jur de daune cauzate de caldura.

În concluzie, bateriile cu litiu fier fosfat și bateriile ternare cu litiu folosesc diferite soluții de materiale pentru măsuri de protecție împotriva incendiilor și de izolare termică. Bateriile LiFePO4 folosesc adesea materiale microporoase din polipropilenă,