Isoleringsmaterial i ternära litiumbatterier och LiFePO4-batterier: ett säkerhetsperspektiv

Litiumjärnfosfat (LiFePO4) och ternära litiumbatterier är två vanliga batterityper i den nya energifordonsindustrin. Dessa batterier använder olika materiallösningar för att förbättra brandisoleringen och värmesäkerhetsskyddet. 

Termisk runaway-risk:

Ternära litiumbatterier: På grund av sin kemiska sammansättning och högre energitäthet utgör ternära litiumbatterier en ökad risk för termisk flykt under onormala förhållanden som överladdning, överurladdning eller höga temperaturer. Detta kan leda till en förhöjd risk för brandincidenter.

LiFePO4-batterier: LiFePO4-batterier är jämförelsevis säkrare och uppvisar robust tolerans mot höga temperaturer, överladdning och överurladdning. Följaktligen är efterfrågan på brandskydd och värmeisolering relativt lägre för LiFePO4-batterier.

Isoleringsmaterial:

Ternära litiumbatterier: För att minska de potentiella riskerna med termisk flykt kräver ternära litiumbatterier vanligtvis isoleringsmaterial av högre kvalitet under sina design- och tillverkningsprocesser. Dessa material kan innefatta brandbeständig isolering vid hög temperatur, isoleringstejp, isoleringspackningar och liknande komponenter.

LiFePO4-batterier: På grund av sin inneboende säkerhet och höga temperaturtolerans kräver LiFePO4-batterier i allmänhet standardisoleringsmaterial och -designer för att uppfylla kraven på brandskydd och värmeisolering.

Brandskydds- och värmeisoleringslösningar för LiFePO4-batterier:

Mikroporös polypropen (MPP): Mikroporös polypropen används i stor utsträckning som ett brandsäkert och värmeisolerande skikt i LiFePO4-batterier. Detta material uppvisar utmärkta termiska och elektriska isoleringsegenskaper, vilket minskar värmeförlusten och förbättrar batteriets termiska effektivitet. Viktiga egenskaper hos MPP inkluderar:

Exceptionell isoleringsprestanda: Den mikroskopiska porstrukturen hos MPP isolerar effektivt de positiva och negativa elektroderna i batterimodulen, vilket förhindrar elektrolytpenetrering. Den kan användas som en batteriseparator, vilket säkerställer säker drift av batterisystemet genom att undvika kortslutning och strömläckage.

Keramiskt silikongummi: Keramiskt silikongummi används ofta som ett säkerhetsskyddsskikt i LiFePO4-batterier. För att ytterligare förbättra brandmotståndet appliceras ofta ett lager av glasfiber ovanpå det keramiserade silikongummit. I händelse av brand förvandlas det keramiska silikongummit till ett hårt keramiskt block, vilket förhindrar brandspridning. Det isolerar effektivt och motstår de höga temperaturer som genereras av batteriet, vilket skyddar batterisystemet från värmeskador.

Silikonskum: Silikonskum, ett flexibelt och mjukt material, används ofta för att fylla luckor mellan LiFePO4-batterimoduler. Den erbjuder utmärkt värmeisolering och bufferteffekter, minskar värmeöverföring och vibrationer samtidigt som batteriets värmehanteringsprestanda förbättras. Viktiga egenskaper hos silikonskum inkluderar:

Överlägsen värmeisoleringsprestanda: Silikonskum har låg värmeledningsförmåga, vilket effektivt isolerar värmeledning i batterimodulen och minimerar värmeförlusten. Detta förbättrar batterisystemets energieffektivitet och förlänger batteriets livslängd.

Högtemperaturbeständighet: Silikonskum bibehåller sin strukturella stabilitet och prestandastabilitet i högtemperaturmiljöer, vilket är avgörande för batterisystem. Den isolerar effektivt och motstår påverkan av höga temperaturer som genereras av batteriet.

Brand- och värmeisoleringslösningar för ternära litiumbatterier:

Aerogel: Aerogel, ett mycket poröst material med exceptionella värmeisoleringsegenskaper, används ofta som värmeisoleringsskikt i ternära litiumbatterier. Viktiga egenskaper hos aerogel inkluderar:

Låg värmeledningsförmåga: Aerogel uppvisar en extremt låg värmeledningsförmåga, vilket effektivt isolerar värmeledning i batteriet och minimerar värmeförlusten. Detta förbättrar batteriets värmehantering och minskar risken för överhettning.

Hög porositet: Aerogelens mycket öppna porstruktur ger en större yta, förbättrar isoleringen och förhindrar värmeöverföring och strömläckage mellan interna batterikomponenter. Detta bidrar till förbättrad batterisäkerhet.

Lätt och flexibel: Aerogel är lätt och kan gjutas för att passa olika former och storlekar av batterimoduler utan att lägga till nämnvärd vikt.

Glimmerkort: Glimmerkort, känt för sin utmärkta högtemperaturbeständighet, används ofta som en värmeisolerande packning mellan ternära litiumbatterimoduler eller -celler. Det förhindrar värmeöverföring och minskar risken för kortslutningar. Viktiga egenskaper hos glimmerskiva inkluderar:

Utmärkta isoleringsegenskaper: Glimmerskivor uppvisar enastående isoleringsförmåga.

Högtemperaturbeständighet: Mica-skivor bibehåller stabilitet i högtemperaturmiljöer, vilket säkerställer hållbarhet i nya energifordonsbatterier som genererar höga temperaturer under drift. Glimmerkortet tål de förhöjda temperaturerna i batterimodulen, vilket skyddar omgivande komponenter från värmerelaterade skador.

Sammanfattningsvis använder litiumjärnfosfatbatterier och ternära litiumbatterier olika materiallösningar för brandskydd och värmeisoleringssäkerhetsåtgärder. LiFePO4-batterier använder ofta mikroporösa polypropenmaterial,