ارتقای عایق آتش و حفاظت از ایمنی در باتری های انرژی جدید: یک مطالعه مقایسه ای از باتری های لیتیوم آهن فسفات و لیتیوم ترنری

باتری های لیتیوم فوسفات آهن و باتری های لیتیوم آهن سه گانه دو نوع رایج در زمینه باتری های وسایل نقلیه انرژی جدید هستند.آنها از راه حل های مختلف مواد از نظر حفاظت از آتش و عایق حرارتی استفاده می کنندتفاوت های آنها در زیر به طور دقیق مورد بررسی قرار می گیرد.
خطر از بین رفتن گرما:
باتری آهن لیتیوم سه گانه: با توجه به ترکیب شیمیایی باتری آهن لیتیوم سه گانه و چگالی انرژی بالا آن، هنگامی که باتری در شرایط غیرطبیعی (مانند شارژ بیش از حد) است،تخلیه بیش از حد یا دمای بالا)، ممکن است باعث فرار حرارتی شود و منجر به خطر آتش سوزی شود.
باتری لیتیوم فوسفات آهن: باتری لیتیوم فوسفات آهن نسبتاً ایمن است، تحمل خوبی برای دمای بالا و شارژ بیش از حد باتری و تخلیه بیش از حد دارد.و گرما از آن فرار نمی کند.بنابراین، از نظر حفاظت از آتش و عایق گرما، تقاضا برای باتری های لیتیوم فوسفات آهن نسبتا کم است.

مواد عایق بندی:
باتری آهن لیتیوم سه گانه: چون باتری های آهن لیتیوم سه گانه ممکن است در صورت فرار حرارتی دمای بالاتر تولید کنند،سطح بالاتر مواد عایق حرارتی معمولاً در طول فرآیند طراحی و تولید برای محافظت از باتری و کاهش خطر آتش مورد نیاز استاین مواد ممکن است شامل عایق ضد آتش با دمای بالا، نوار عایق، گاسکت های عایق و غیره باشد.

باتری لیتیوم فوسفات آهن: از آنجا که باتری لیتیوم فوسفات آهن نسبتاً ایمن است و تحمل بالایی برای دمای بالا دارد،تقاضا برای حفاظت از آتش و عایق گرما نسبتا کم استبه طور معمول، مواد عایق بندی استاندارد و طرح های کافی خواهد بود
باتری های لیتیوم فوسفات آهن از راه حل های مواد زیر برای حفاظت از آتش و حفاظت از ایمنی عایق گرما استفاده می کنند:

1پلی پروپیلن میکروپوروس (MPP) به طور گسترده ای در لایه ضد آتش و عایق گرما از باتری های لیتیوم آهن فسفات استفاده می شود.این ماده دارای خواص عایق حرارتی و الکتریکی عالی استویژگی های اصلی MPP: عملکرد عایق بندی عالی: MPP دارای ساختار منافذ کوچک است.که به طور موثر الکترودهای مثبت و منفی را در ماژول باتری جدا می کند و از نفوذ الکترولیت جلوگیری می کندمی تواند به عنوان یک جدا کننده باتری برای جلوگیری از تماس مستقیم بین الکترود مثبت و منفی، جلوگیری از مدار کوتاه و نشت جریان استفاده شود،و اطمینان از عملکرد ایمن سیستم باتری.

2لاستیک سیلیکون سرامیکی اغلب به عنوان لایه محافظ ایمنی باتری های لیتیوم فوسفات آهن استفاده می شود.یک لایه از فیبرگلاس بر روی لاستیک سیلیکونی سرامیکی شده قرار می گیرد تا مقاومت آتش باتری را افزایش دهد. هنگامی که آتش رخ می دهد، لاستیک سیلیکون سرامیکی به یک بلوک سرامیکی سخت تبدیل می شود تا از سوختن آتش جلوگیری شود. در سیستم باتری، باتری دمای بالایی تولید می کند.لاستیک سیلیکون سرامیکی می تواند به طور موثر جدا و مقاومت در برابر تاثیر دمای بالا از باتری، حفاظت از سیستم باتری از آسیب گرما.

3فوم سیلیکون یک ماده نرم و انعطاف پذیر است که اغلب برای پر کردن شکاف بین ماژول های باتری لیتیوم آهن فسفات استفاده می شود.که می تواند انتقال گرما و ارتعاش را کاهش دهد و عملکرد مدیریت حرارتی باتری را بهبود بخشدویژگی های اصلی فوم سیلیکون عبارتند از: - عملکرد عایق حرارتی عالی: فوم سیلیکون رسانایی حرارتی پایین دارد،که به طور موثر هدایت حرارتی را در داخل ماژول باتری جدا می کند و از دست دادن گرما را کاهش می دهداین امر به بهبود بهره وری انرژی سیستم باتری کمک می کند و طول عمر چرخه باتری را افزایش می دهد. مقاومت در برابر دمای بالا:فوم سیلیکونی می تواند ثبات ساختاری و عملکرد را در محیط های با دمای بالا حفظ کنداین برای سیستم های باتری بسیار مهم است، زیرا باتری ها در هنگام کار دمای بالایی تولید می کنند.و فوم سیلیکون می تواند به طور موثر جدا و مقاومت در برابر تاثیر دمای بالا از باتری. عملکرد خوب جذب شوک و بافر: فوم سیلیکون می تواند انرژی ضربه خارجی و ارتعاش را جذب و پراکنده کند و تأثیر بر ماژول باتری را کاهش دهد.

راه حل های مواد زیر برای حفاظت از ایمنی ضد آتش و عایق گرما از باتری های لیتیوم آهن سه گانه استفاده می شود:

1.آیروجل یک ماده بسیار متخلخل با خواص عایق گرما بسیار بالا و خواص ضد آتش و عایق گرما خوب است.هواپیمایی به طور گسترده ای به عنوان لایه عایق حرارتی ماژول های باتری استفاده می شودویژگی های اصلی آن عبارتند از:
- رسانایی حرارتی پایین: Aerogel دارای رسانایی حرارتی بسیار پایین است که می تواند به طور موثر رسانایی حرارتی را در داخل باتری جدا کند و از دست دادن گرما را کاهش دهد.این عملکرد مدیریت حرارتی باتری را بهبود می بخشد و از مشکلات گرم شدن بیش از حد جلوگیری می کند.
- حفره پذیری بالا: Airgel دارای

ساختار منافذ باز که مساحت سطحی بزرگتر و عایق بندی بهتر را فراهم می کند. این به جلوگیری از انتقال گرما و نشت جریان بین اجزای داخلی باتری کمک می کند.بهبود ایمنی باتری.
- سبک وزن و نرم: Aerogel یک ماده سبک وزن است که وزن زیادی به باتری اضافه نمی کند.همچنین نرم و قابل قالب بندی است و می تواند به اشکال و اندازه های مختلف ماژول باتری سازگار شود..

2میکا کارت: میکا کارت یک ماده عایق با مقاومت عالی در برابر دماهای بالا است.این اغلب به عنوان یک گاسکت عایق حرارتی بین ماژول های باتری لیتیوم آهن سه گانه یا سلول ها برای جلوگیری از انتقال گرما و کاهش خطر مدار کوتاه استفاده می شود. میکا دارای خواص عایق بندی عالی است: صفحات میکا دارای خواص عایق بندی عالی هستند. مقاومت در برابر دمای بالا: صفحه میکا می تواند ثبات خوبی را در محیط های دمای بالا حفظ کند.چون باتری های خودروهای انرژی جدید در هنگام کار دمای بالاتر تولید می کنند.. صفحه میکا می تواند در برابر دمای بالا در داخل ماژول باتری مقاومت کند و اجزای اطراف را از گرمای گرمایی محافظت کند.

به طور کلی، باتری های لیتیوم فوسفات آهن و باتری های لیتیوم آهن سه گانه از راه حل های مواد مختلف از نظر حفاظت از آتش و حفاظت از ایمنی عایق گرما استفاده می کنند.باتری های لیتیوم فوسفات آهن اغلب از مواد پلی پروپیلن میکروپوری استفاده می کنند، لاستیک سیلیکونی سرامیکی و فوم سیلیکونی، در حالی که باتری های لیتیوم فوسفات آهن سه گانه اغلب از آیروجل ها و صفحات میکا استفاده می کنند.استفاده از این مواد برای بهبود عملکرد مدیریت حرارتی باتری و جلوگیری از از دست دادن گرما و گسترش آتش است، و درنتیجه عملکرد ایمن سیستم باتری را تضمین می کند.