Izolačné materiály v ternárnych lítiových batériách a LiFePO4 batériách: perspektíva bezpečnosti

Fosforečnan lítno-železitý (LiFePO4) a ternárne lítiové batérie sú dva bežne používané typy batérií v priemysle nových energetických vozidiel. Tieto batérie využívajú rôzne materiálové riešenia na zlepšenie požiarnej izolácie a tepelnej bezpečnosti. 

Riziko tepelného úniku:

Ternárne lítiové batérie: Vďaka svojmu chemickému zloženiu a vyššej hustote energie predstavujú ternárne lítiové batérie zvýšené riziko úniku tepla za abnormálnych podmienok, ako je prebíjanie, nadmerné vybíjanie alebo vysoké teploty. To môže viesť k zvýšenému riziku požiarov.

Batérie LiFePO4: Batérie LiFePO4 sú porovnateľne bezpečnejšie a vykazujú robustnú toleranciu voči vysokým teplotám, prebíjaniu a nadmernému vybíjaniu. V dôsledku toho sú požiadavky na protipožiarnu ochranu a tepelnú izoláciu pre LiFePO4 batérie relatívne nižšie.

Izolačné materiály:

Ternárne lítiové batérie: Aby sa zmiernili potenciálne riziká spojené s tepelným únikom, ternárne lítiové batérie zvyčajne vyžadujú pri navrhovaní a výrobných procesoch izolačné materiály vyššej triedy. Tieto materiály môžu zahŕňať vysokoteplotnú ohňovzdornú izoláciu, izolačnú pásku, izolačné tesnenia a podobné komponenty.

Batérie LiFePO4: Vzhľadom na ich prirodzenú bezpečnosť a odolnosť voči vysokej teplote vyžadujú batérie LiFePO4 vo všeobecnosti štandardné izolačné materiály a konštrukcie na splnenie požiadaviek na požiarnu ochranu a tepelnú izoláciu.

Protipožiarne riešenia a riešenia tepelnej izolácie pre LiFePO4 batérie:

Mikroporézny polypropylén (MPP): Mikroporézny polypropylén je široko používaný ako ohňovzdorná a tepelne izolačná vrstva v LiFePO4 batériách. Tento materiál vykazuje vynikajúce tepelné a elektrické izolačné vlastnosti, znižuje tepelné straty a zvyšuje tepelnú účinnosť batérie. Kľúčové vlastnosti MPP zahŕňajú:

Výnimočný izolačný výkon: Mikroskopická štruktúra pórov MPP účinne izoluje kladné a záporné elektródy v module batérie, čím zabraňuje prenikaniu elektrolytu. Môže sa použiť ako oddeľovač batérie, ktorý zaisťuje bezpečnú prevádzku systému batérie tým, že zabraňuje skratom a úniku prúdu.

Keramická silikónová guma: Keramická silikónová guma sa bežne používa ako bezpečnostná ochranná vrstva v LiFePO4 batériách. Na ďalšie zvýšenie odolnosti voči ohňu sa na vrch keramickej silikónovej gumy často nanáša vrstva sklených vlákien. V prípade požiaru sa keramická silikónová guma premení na tvrdý keramický blok, ktorý zabraňuje šíreniu požiaru. Účinne izoluje a odoláva vysokým teplotám generovaným batériou, čím chráni batériový systém pred poškodením teplom.

Silikónová pena: Silikónová pena, flexibilný a mäkký materiál, sa často používa na vyplnenie medzier medzi LiFePO4 batériovými modulmi. Ponúka vynikajúcu tepelnú izoláciu a vyrovnávacie účinky, znižuje prenos tepla a vibrácie a zároveň zlepšuje výkon tepelného manažmentu batérie. Kľúčové vlastnosti silikónovej peny zahŕňajú:

Vynikajúci tepelnoizolačný výkon: Silikónová pena má nízku tepelnú vodivosť, účinne izoluje vedenie tepla v module batérie a minimalizuje tepelné straty. To zvyšuje energetickú účinnosť batériového systému a predlžuje životnosť batérie.

Odolnosť voči vysokej teplote: Silikónová pena si zachováva svoju štrukturálnu a výkonovú stabilitu v prostredí s vysokou teplotou, čo je pre batériové systémy kľúčové. Účinne izoluje a odoláva vplyvom vysokých teplôt generovaných batériou.

Riešenia požiarnej a tepelnej izolácie pre trojité lítiové batérie:

Aerogél: Aerogél, vysoko porézny materiál s výnimočnými tepelnoizolačnými vlastnosťami, je široko používaný ako tepelnoizolačná vrstva v ternárnych lítiových batériách. Medzi hlavné vlastnosti aerogélu patria:

Nízka tepelná vodivosť: Aerogél vykazuje extrémne nízku tepelnú vodivosť, účinne izoluje vedenie tepla v batérii a minimalizuje tepelné straty. To zlepšuje tepelný manažment batérie a znižuje riziko prehriatia.

Vysoká pórovitosť: Štruktúra aerogélu s vysoko otvorenými pórmi poskytuje väčšiu povrchovú plochu, čím zvyšuje izoláciu a zabraňuje prenosu tepla a úniku prúdu medzi vnútornými komponentmi batérie. To prispieva k vyššej bezpečnosti batérie.

Ľahký a flexibilný: Aerogél je ľahký a možno ho tvarovať tak, aby vyhovoval rôznym tvarom a veľkostiam batériových modulov bez pridania významnej hmotnosti.

Sľudová doska: Sľudová doska, známa svojou vynikajúcou odolnosťou voči vysokým teplotám, sa často používa ako tepelná izolácia medzi modulmi alebo článkami trojitých lítiových batérií. Zabraňuje prenosu tepla a znižuje riziko skratu. Medzi kľúčové vlastnosti sľudovej dosky patria:

Vynikajúce izolačné vlastnosti: Sľudové dosky vykazujú vynikajúce izolačné vlastnosti.

Odolnosť voči vysokej teplote: Sľudové dosky si zachovávajú stabilitu v prostredí s vysokou teplotou, čím zaisťujú odolnosť v rámci nových batérií energetických vozidiel, ktoré počas prevádzky vytvárajú vysoké teploty. Sľudová doska odoláva zvýšeným teplotám v batériovom module a chráni okolité komponenty pred poškodením spôsobeným teplom.

Záverom možno povedať, že lítium-železofosfátové batérie a ternárne lítiové batérie využívajú rôzne materiálové riešenia na protipožiarnu ochranu a bezpečnostné opatrenia tepelnej izolácie. Batérie LiFePO4 často využívajú mikroporézne polypropylénové materiály,