חומרי בידוד בסוללות ליתיום טרנריות וסוללות LifePO4: נקודת מבט בטיחותית

סוללות ליתיום ברזל (LifePO4) וסוללות ליתיום טרנריות הן שני סוגי סוללות נפוצים בתעשיית רכב האנרגיה החדש. סוללות אלה מנצלות פתרונות חומרים שונים כדי לשפר את בידוד האש והגנת הבטיחות התרמית. 

סיכון בורח תרמי:

סוללות ליתיום טרנריות: בשל ההרכב הכימי שלהן וצפיפות האנרגיה הגבוהה יותר, סוללות ליתיום טרנריות מהוות סיכון מוגבר לברחה תרמית בתנאים לא תקינים כמו טעינת יתר, חיתוך יתר או טמפרטורות גבוהות. זה יכול להוביל לסיכון גבוה לאירועי אש.

סוללות LifePO4: סוללות LifePO4 הן בטוחות יחסית ומציגות סובלנות חזקה לעבר טמפרטורות גבוהות, טעינת יתר וחיזוק יתר. כתוצאה מכך, הביקוש להגנת אש ובידוד תרמי נמוך יחסית לסוללות LifePO4.

חומרי בידוד:

סוללות ליתיום טרנריות: כדי להפחית את הסיכונים הפוטנציאליים הקשורים לברחה תרמית, סוללות ליתיום טרנריות בדרך כלל דורשות חומרי בידוד בדרגה גבוהה יותר במהלך תהליכי העיצוב והייצור שלהן. חומרים אלה עשויים לכלול בידוד עמיד באש בטמפרטורה גבוהה, סרט בידוד, אטמי בידוד ורכיבים דומים.

סוללות LifePO4: בשל בטיחותן המובנית וסובלנות בטמפרטורה גבוהה, סוללות LifePO4 דורשות בדרך כלל חומרי בידוד סטנדרטיים ועיצובים כדי למלא את הגנת האש ודרישות הבידוד התרמי.

פתרונות הגנת אש ובידוד חום לסוללות LifePO4:

פוליפרופילן מיקרופורי (MPP): פוליפרופילן מיקרופורי משמש באופן נרחב כשכבה חסינת אש ומבדיקה חום בסוללות LifePO4. חומר זה מציג תכונות בידוד תרמיות וחשמליות מעולות, מפחית את אובדן החום ומשפר את היעילות התרמית של הסוללה. מאפייני המפתח של MPP כוללים:

ביצועי בידוד יוצאי דופן: מבנה הנקבוביות המיקרוסקופיות של MPP מבודד ביעילות את האלקטרודות החיוביות והשליליות במודול הסוללה, ומונע חדירת אלקטרוליטים. זה יכול לשמש כמפריד סוללות, להבטיח את הפעולה הבטוחה של מערכת הסוללה על ידי הימנעות מעגלים קצרים ודליפה זרם.

גומי סיליקון קרמי: גומי קרמיקה סיליקון משמש בדרך כלל כשכבת הגנה על בטיחות בסוללות LifePO4. כדי לשפר עוד יותר את עמידות האש, לרוב מיושמת שכבה של פיברגלס על גבי גומי הסיליקון הקרמיקה. במקרה של שריפה, גומי הסיליקון הקרמי הופך לבלוק קרמי קשה, ומונע התפשטות אש. הוא מבודד ועומד ביעילות בטמפרטורות הגבוהות שנוצרו על ידי הסוללה, ומגן על מערכת הסוללה מפני נזק לחום.

קצף סיליקון: קצף סיליקון, חומר גמיש ורך, משמש לעתים קרובות למילוי פערים בין מודולי סוללה LifePO4. הוא מציע אפקטים של בידוד תרמי ומאמצים מעולים, ומפחית את העברת החום והרטט תוך שיפור ביצועי הניהול התרמי של הסוללה. מאפייני המפתח של קצף סיליקון כוללים:

ביצועי בידוד תרמי מעולים: קצף סיליקון הוא בעל מוליכות תרמית נמוכה, מבודד למעשה הולכת חום בתוך מודול הסוללה ומזער את אובדן החום. זה משפר את יעילות האנרגיה של מערכת הסוללה ומרחיב את חיי המחזור של הסוללה.

התנגדות לטמפרטורה גבוהה: קצף הסיליקון שומר על יציבות המבנית והביצועית שלו בסביבות בטמפרטורה גבוהה, וזה מכריע למערכות סוללות. הוא מבודד ועומד ביעילות בהשפעת הטמפרטורות הגבוהות שנוצרו על ידי הסוללה.

פתרונות בידוד אש וחום לסוללות ליתיום טרנריות:

Airgel: Airgel, חומר נקבובי מאוד עם תכונות בידוד תרמיות יוצאת דופן, נמצא בשימוש נרחב כשכבת הבידוד התרמית בסוללות ליתיום טרנריות. תכונות המפתח של Airgel כוללות:

מוליכות תרמית נמוכה: Airgel מציגה מוליכות תרמית נמוכה במיוחד, מבודדת ביעילות הולכת חום בתוך הסוללה ומצמצמת את אובדן החום. זה משפר את הניהול התרמי של הסוללה ומקלה על הסיכון להתחממות יתר.

נקבוביות גבוהה: מבנה הנקבוביות הפתוח ביותר של Airgel מספק שטח פנים גדול יותר, משפר את הבידוד ומונע העברת חום ודליפת זרם בין רכיבי סוללה פנימיים. זה תורם לשיפור בטיחות הסוללות.

קל משקל וגמיש: Airgel הוא קל משקל וניתן לעצב אותו כך שיתאים לצורות וגדלים שונים של מודול סוללה מבלי להוסיף משקל משמעותי.

לוח נציץ: לוח נציץ, הידוע בהתנגדותו המצוינת בטמפרטורה גבוהה, משמש לעתים קרובות כמשטף בידוד תרמי בין מודולי סוללת ליתיום טרנרי או תאים. זה מונע העברת חום ומפחית את הסיכון למעגלים קצרים. מאפייני המפתח של לוח MICA כוללים:

מאפייני בידוד מעולים: גיליונות נציץ מציגים ביצועי בידוד מצטיינים.

התנגדות לטמפרטורה גבוהה: לוחות נציץ שומרים על יציבות בסביבות בטמפרטורה גבוהה, מה שמבטיח עמידות בתוך סוללות רכב אנרגיה חדשות המייצרות טמפרטורות גבוהות במהלך הפעולה. לוח הנציץ עומד בטמפרטורות הגבוהות במודול הסוללה, ומגן על רכיבים מסביב מפני נזק הקשור לחום.

לסיכום, סוללות ליתיום ברזל פוספט וסוללות ליתיום טרנריות מעסיקות פתרונות חומריים שונים להגנת אש ומדדי בטיחות בידוד תרמי. סוללות LifePO4 משתמשות לעתים קרובות בחומרי פוליפרופילן מיקרופוריים,