Bateriile litiu-ion alimentează o gamă largă de tehnologii moderne, de la smartphone-uri până la vehicule electrice (EV). Utilizarea lor pe scară largă a scos însă în evidență riscuri de siguranță, în special pericolul de ambalare termică – o reacție în lanț în care supraîncălzirea internă poate duce la aprindere și la incendii intense, greu de stins.
Tendințele actuale arată o creștere a numărului de incendii provocate de bateriile litiu-ion. Numai în Regatul Unit, serviciile de pompieri au raportat în 2023 o creștere de 46% a acestor incendii față de anul anterior, la dispozitive precum biciclete electrice, trotinete electrice și vehicule electrice. Acest lucru subliniază nevoia urgentă de măsuri avansate de siguranță care să reducă eficient aceste riscuri.
Cum întrerup materialele refractare reacția în lanț
Ambalarea termică apare atunci când o baterie litiu-ion este deteriorată sau se produce un scurtcircuit, declanșând o buclă de reacții termice și chimice care poate duce la incendiu sau explozie. În pachetele de baterii ale vehiculelor electrice (EV), alcătuite din numeroase celule mici interconectate, o problemă apărută la o singură celulă se poate extinde rapid la întregul pachet dacă nu este izolată corespunzător.
Materialele refractare joacă un rol esențial în limitarea ambalării termice, deoarece oferă rezistență ridicată la temperatură și acționează ca bariere fizice care ajută la reținerea și reducerea propagării căldurii și flăcărilor. Aceste materiale sporesc siguranța la incendiu prin încetinirea extinderii ambalării termice și oferă ocupanților timp prețios pentru a părăsi vehiculul.
Deși nicio tehnologie nu poate preveni complet ambalarea termică, integrarea materialelor refractare în sistemele de baterii ale vehiculelor electrice și în sistemele industriale de stocare îmbunătățește semnificativ izolarea incendiului și controlul termic. Acest articol prezintă principalele soluții refractare concepute pentru a crește siguranța bateriilor litiu-ion și pentru a reduce efectele ambalării termice în vehiculele electrice și în sistemele industriale de stocare.
Soluții refractare esențiale pentru protecția la incendiu a bateriilor cu litiu
Placă izolatoare din silicat de calciu
Utilizare: Placa din silicat de calciu Vitcas este excelentă pentru căptușirea compartimentelor de baterii din vehiculele electrice, datorită proprietăților sale de rezistență la temperatură și de izolare. Această placă izolatoare rezistă la temperaturi ridicate de până la 1100 °C și poate funcționa ca o barieră termică fiabilă.
Avantaje:
- Aceste plăci cresc stabilitatea termică prin împiedicarea propagării căldurii între celule, îmbunătățind siguranța și prelungind durata de viață a bateriei în medii cu temperaturi ridicate.
- Placa pentru construcția șemineelor asigură o izolare termică eficientă, reduce transferul excesiv de căldură și crește siguranța bateriei.
Saltea izolatoare biosolubilă cu folie de aluminiu
Utilizare: Salteaua biosolubilă Vitcas cu folie de aluminiu servește drept barieră termică în sistemele de baterii ale vehiculelor electrice. Miezul din fibre biosolubile asigură izolare și rezistență la temperaturi extreme, în timp ce folia de aluminiu reflectă căldura radiantă, ceea ce o face potrivită pentru montaj între celule sau ca strat exterior al pachetelor de baterii.
Avantaje:
- Rezistă la temperaturi ridicate de până la 1200 °C și împiedică propagarea căldurii în timpul ambalării termice.
- Folia de aluminiu îmbunătățește reflectarea și reținerea căldurii.
- Este ușoară, se instalează ușor și este prietenoasă cu mediul, asigurând un control termic eficient fără o creștere semnificativă a greutății.
Izolație cu față din aluminiu
Utilizare: Pătura izolatoare Vitcas cu față din aluminiu este ideală pentru învelirea pachetelor de baterii ale vehiculelor electrice sau a celulelor individuale, oferind un strat suplimentar de protecție termică pentru reținerea căldurii și prevenirea ambalării termice. Stratul de folie de aluminiu funcționează ca un scut de protecție suplimentar, reflectând căldura radiantă.
Avantaje:
- Reduce transferul de căldură între celule și componentele din jur.
- Este ușoară și flexibilă, ceea ce permite aplicarea facilă în compartimente de baterii compacte.
- Crește siguranța acționând ca un scut termic pentru temperaturi înalte, până la 550 °C (rezistența termică a stratului de folie de aluminiu este de 300 °C).
Protecția la incendiu a bateriilor cu litiu în sistemele industriale de stocare
În mediile industriale, precum fabricile și depozitele, protecția la incendiu a bateriilor litiu-ion necesită o combinație de soluții refractare:
Placă izolatoare din silicat de calciu
Utilizare: Placa izolatoare din silicat de calciu Vitcas este ideală pentru căptușirea pereților, pardoselilor și tavanelor din spațiile de depozitare a bateriilor cu litiu, creând o barieră durabilă, rezistentă la temperatură, pentru protecția la incendiu.
Avantaje:
- Oferă o izolare termică excelentă și reduce transferul de căldură între bateriile depozitate.
- Își păstrează integritatea structurală la temperaturi ridicate de până la 1100 °C, asigurând fiabilitate pe termen lung.
- Este ușoară și simplu de instalat, potrivită pentru spații de stocare proiectate individual.
Saltea izolatoare biosolubilă cu folie de aluminiu
Utilizare: Salteaua biosolubilă Vitcas cu folie de aluminiu este destinată învelirii și izolării pachetelor individuale de baterii cu litiu, oferind atât izolare termică excelentă, cât și reținerea căldurii în cadrul unităților de stocare.
Avantaje:
- Creează o barieră rezistentă la temperaturi ridicate de până la 1200 °C, izolează pachetele de baterii și limitează propagarea căldurii.
- Stratul de folie de aluminiu reflectă căldura radiantă și îmbunătățește reținerea și controlul căldurii.
- Este ușoară, flexibilă și ușor de aplicat, permițând o organizare eficientă a spațiului de depozitare.
Izolație cu față din aluminiu
Utilizare: Pătura Vitcas prevăzută cu folie de aluminiu este ideală pentru învelirea compartimentelor de baterii sau a unităților complete de stocare și funcționează ca scut eficient împotriva căldurii radiante, precum și ca izolație termică. Pătura izolatoare rezistă până la 550 °C, iar stratul de aluminiu până la 300 °C.
Avantaje:
- Combină izolarea termică fiabilă cu reflectarea căldurii radiante, reducând acumularea de căldură.
- Este flexibilă și ușor de instalat, adaptându-se la diferite configurații ale spațiilor de stocare.
- Este ușoară și durabilă, oferind un strat suplimentar de protecție termică pentru sistemele de stocare a bateriilor cu litiu.
Sfat de specialist: Compartimentarea corectă a unităților de stocare limitează propagarea căldurii și flăcărilor între baterii. Această abordare asigură o protecție eficientă la incendiu, crește siguranța personalului și a echipamentelor și reduce riscul de pagube provocate de incendiu în spațiile de depozitare a bateriilor litiu-ion.
Protecție împotriva ambalării termice în vehiculele electrice
Bariere termice
Pentru o soluție integrată, combinați salteaua biosolubilă cu o căptușeală refractară (de exemplu, izolație pentru coș/evacuare placată cu aluminiu), pentru a crea bariere termice în compartimentele de baterii. Aceste bariere termice ajută la limitarea transferului de căldură între celule și, în cazul unui incendiu al bateriei litiu-ion, oferă ocupanților mai mult timp pentru a părăsi în siguranță vehiculul sau spațiul de stocare.
Etanșarea rosturilor
Etanșarea corectă împiedică propagarea incendiilor bateriilor cu litiu în interiorul pachetului de baterii. Noile soluții inovatoare se concentrează pe crearea unei carcase etanșe, rezistente la apă, care previne scurtcircuitele. Acest lucru necesită o evaluare atentă a suprafeței de etanșare a pachetului de baterii, care trebuie să se potrivească cu structura carcasei și cu garnitura de etanșare. Pentru obținerea acestui rezultat, prelucrarea precisă a capacului superior și a părții inferioare a carcasei bateriei este esențială. În plus, aplicarea unui material de etanșare, precum adezivul Vitcas CFA Adhesive, pe piesele metalice îmbinate și utilizarea garniturilor de compresie din materiale adecvate, cum ar fi cauciucul EPDM, ajută la menținerea unei bariere termice etanșe și rezistente la temperatură.
Noi tendințe în proiectarea siguranței vehiculelor electrice
Producătorii integrează tot mai des materiale inovatoare în proiectarea sistemelor de siguranță ale bateriilor, inclusiv:
Tampoane de compresie:
- Tampoanele de compresie oferă suport structural și protecție la incendiu pentru celulele pouch. Acestea mențin legătura termică și electrică în pachetele de baterii litiu-ion, permițând în același timp dilatarea în timpul încărcării sau la temperaturi extreme. Cercetările arată că aplicarea unei presiuni mici până la medii (0,08 MPa până la 0,4 MPa) poate prelungi durata de viață a bateriei prin optimizarea procesului de îmbătrânire. În combinație cu straturi rezistente la temperatură și necombustibile, tampoanele de compresie cresc și siguranța prin izolarea împotriva ambalării termice – o caracteristică esențială pentru pachetele mari de baterii ale vehiculelor electrice, predispuse la supraîncălzire. Această protecție suplimentară ajută la reducerea riscurilor și protejează ocupanții vehiculului.
Spume de încapsulare:
- Spumele de încapsulare oferă izolare termică ușoară și integritate structurală pentru pachetele de baterii cu celule cilindrice. Acestea protejează celulele bateriei împotriva șocurilor, reduc transferul de căldură și ajută la prevenirea ambalării termice. Materialele uzuale includ siliconul pentru rezistență la temperaturi ridicate, epoxidul pentru o îmbinare puternică și poliuretanul pentru o izolație mai moale și rentabilă; fiecare este ales în funcție de cerințele specifice de performanță.
Concluzie: construirea unui viitor mai sigur pentru vehiculele electrice
Progresele în domeniul materialelor refractare transformă siguranța bateriilor vehiculelor electrice prin abordarea riscurilor de incendiu ale bateriilor litiu-ion. Soluții precum salteaua biosolubilă, placa pentru construcția șemineelor și izolația pentru coș/evacuare cu față din aluminiu permit producătorilor de vehicule electrice să creeze sisteme de baterii mai robuste și mai sigure.
Această abordare integrată, bazată pe materiale refractare, îmbunătățește controlul termic și siguranța bateriilor, consolidează încrederea în tehnologia vehiculelor electrice și susține transportul durabil. Prin integrarea unor măsuri de siguranță avansate, industria vehiculelor electrice stabilește noi standarde și pregătește drumul către un viitor al transportului mai ecologic și mai sigur.
