Izolacijski materiali v trikomponentnih litijevih baterijah in baterijah LiFePO4: varnostna perspektiva

Litijev železov fosfat (LiFePO4) in trikomponentne litijeve baterije sta dve pogosto uporabljeni vrsti baterij v industriji novih energetskih vozil. Te baterije uporabljajo različne materialne rešitve za izboljšanje požarne izolacije in toplotne zaščite. 

Tveganje toplotnega pobega:

Trikomponentne litijeve baterije: zaradi svoje kemične sestave in večje energijske gostote trikomponentne litijeve baterije predstavljajo povečano tveganje toplotnega uhajanja v neobičajnih pogojih, kot so prekomerno polnjenje, prekomerno praznjenje ali visoke temperature. To lahko privede do povečanega tveganja požara.

Baterije LiFePO4: Baterije LiFePO4 so razmeroma varnejše, saj kažejo robustno toleranco na visoke temperature, prekomerno polnjenje in prekomerno praznjenje. Posledično je povpraševanje po požarni zaščiti in toplotni izolaciji pri LiFePO4 baterijah relativno nižje.

Izolacijski materiali:

Trikomponentne litijeve baterije: za ublažitev morebitnih tveganj, povezanih s toplotnim uhajanjem, trikomponentne litijeve baterije običajno zahtevajo visokokakovostne izolacijske materiale med svojim načrtovanjem in proizvodnimi procesi. Ti materiali lahko vključujejo visokotemperaturno ognjeodporno izolacijo, izolacijski trak, izolacijska tesnila in podobne komponente.

Baterije LiFePO4: zaradi svoje inherentne varnosti in visoke temperaturne tolerance baterije LiFePO4 na splošno zahtevajo standardne izolacijske materiale in zasnove, da izpolnijo zahteve glede požarne zaščite in toplotne izolacije.

Rešitve protipožarne zaščite in toplotne izolacije za baterije LiFePO4:

Mikroporozni polipropilen (MPP): Mikroporozni polipropilen se pogosto uporablja kot ognjevarna in toplotnoizolacijska plast v LiFePO4 baterijah. Ta material ima odlične toplotne in električne izolacijske lastnosti, zmanjšuje toplotne izgube in povečuje toplotno učinkovitost baterije. Ključne lastnosti MPP vključujejo:

Izjemna izolacijska zmogljivost: mikroskopska struktura por MPP učinkovito izolira pozitivne in negativne elektrode v baterijskem modulu ter preprečuje prodiranje elektrolita. Lahko se uporablja kot separator baterij, ki zagotavlja varno delovanje baterijskega sistema z izogibanjem kratkim stikom in uhajanju toka.

Keramična silikonska guma: Keramična silikonska guma se običajno uporablja kot varnostna zaščitna plast v baterijah LiFePO4. Za dodatno izboljšanje požarne odpornosti se na keramično silikonsko gumo pogosto nanese plast steklenih vlaken. V primeru požara se keramična silikonska guma spremeni v trd keramični blok, ki preprečuje širjenje požara. Učinkovito izolira in vzdrži visoke temperature, ki jih ustvarja baterija, ter ščiti baterijski sistem pred toplotnimi poškodbami.

Silikonska pena: Silikonska pena, prožen in mehak material, se pogosto uporablja za zapolnjevanje vrzeli med baterijskimi moduli LiFePO4. Ponuja odlično toplotno izolacijo in blažilni učinek, zmanjšuje prenos toplote in vibracije, hkrati pa izboljšuje učinkovitost toplotnega upravljanja baterije. Glavne značilnosti silikonske pene vključujejo:

Vrhunska toplotna izolacija: Silikonska pena ima nizko toplotno prevodnost, učinkovito izolira toplotno prevodnost znotraj baterijskega modula in zmanjšuje izgubo toplote. To poveča energijsko učinkovitost akumulatorskega sistema in podaljša življenjsko dobo baterije.

Odpornost na visoke temperature: Silicijeva pena ohranja svojo strukturno stabilnost in stabilnost v visokotemperaturnih okoljih, kar je ključnega pomena za baterijske sisteme. Učinkovito izolira in vzdrži vpliv visokih temperatur, ki jih ustvarja baterija.

Rešitve požarne in toplotne izolacije za trikomponentne litijeve baterije:

Aerogel: Aerogel, zelo porozen material z izjemnimi lastnostmi toplotne izolacije, se pogosto uporablja kot toplotno izolacijska plast v ternarnih litijevih baterijah. Glavne značilnosti aerogela vključujejo:

Nizka toplotna prevodnost: Aerogel ima izredno nizko toplotno prevodnost, učinkovito izolira toplotno prevodnost znotraj baterije in zmanjšuje izgubo toplote. To izboljša toplotno upravljanje baterije in zmanjša tveganje pregrevanja.

Visoka poroznost: zelo odprta struktura por aerogela zagotavlja večjo površino, izboljša izolacijo in preprečuje prenos toplote in uhajanje toka med notranjimi komponentami baterije. To prispeva k izboljšani varnosti baterije.

Lahek in prilagodljiv: Aerogel je lahek in ga je mogoče oblikovati tako, da se prilega različnim oblikam in velikostim baterijskih modulov brez večje teže.

Plošča iz sljude: Plošča iz sljude, znana po svoji odlični odpornosti na visoke temperature, se pogosto uporablja kot tesnilo za toplotno izolacijo med moduli ali celicami ternarnih litijevih baterij. Preprečuje prenos toplote in zmanjšuje tveganje kratkega stika. Ključne lastnosti sljudne plošče vključujejo:

Odlične izolacijske lastnosti: Listi sljude izkazujejo izjemno izolacijsko učinkovitost.

Odpornost na visoke temperature: Plošče iz sljude ohranjajo stabilnost v visokotemperaturnih okoljih, kar zagotavlja vzdržljivost v baterijah novih energetskih vozil, ki med delovanjem ustvarjajo visoke temperature. Plošča iz sljude vzdrži povišane temperature v baterijskem modulu in ščiti okoliške komponente pred poškodbami zaradi vročine.

Skratka, litij-železo-fosfatne baterije in ternarne litijeve baterije uporabljajo različne materialne rešitve za požarno zaščito in varnostne ukrepe toplotne izolacije. LiFePO4 baterije pogosto uporabljajo mikroporozne polipropilenske materiale,