Ličio jonų baterijos maitina daugybę šiuolaikinių technologijų – nuo išmaniųjų telefonų iki elektromobilių (EV). Tačiau jų platus naudojimas atkreipė dėmesį į saugos rizikas, ypač į terminio išsiderinimo pavojų – grandininę reakciją, kai vidinis perkaitimas gali sukelti užsiliepsnojimą ir intensyvius, sunkiai gesinamus gaisrus.
Dabartinės tendencijos rodo, kad ličio jonų baterijų gaisrų daugėja. Vien Jungtinėje Karalystėje priešgaisrinės tarnybos 2023 m., palyginti su ankstesniais metais, pranešė apie 46 % tokių gaisrų padidėjimą įrenginiuose, tokiuose kaip elektriniai dviračiai, elektriniai paspirtukai ir elektromobiliai. Tai pabrėžia skubų pažangių saugos priemonių poreikį, kad šios rizikos būtų veiksmingai sumažintos.
Kaip ugniai atsparios medžiagos nutraukia grandininę reakciją
Terminis išsiderinimas įvyksta, kai ličio jonų baterija pažeidžiama arba joje įvyksta trumpasis jungimas. Tai sukelia grįžtamojo ryšio kilpą tarp šilumos ir cheminių reakcijų, galinčią baigtis gaisru arba sprogimu. Elektromobilių (EV) baterijų blokuose, sudarytuose iš daugybės tarpusavyje sujungtų mažų elementų, vieno elemento problema gali greitai išplisti į visą bloką, jei ji nėra tinkamai izoliuota.
Ugniai atsparios medžiagos atlieka esminį vaidmenį ribojant terminį išsiderinimą, nes pasižymi dideliu atsparumu karščiui ir veikia kaip fiziniai barjerai, padedantys sulaikyti ir slopinti šilumos bei liepsnos plitimą. Šios medžiagos didina priešgaisrinę saugą, lėtindamos terminio išsiderinimo plitimą ir suteikdamos keleiviams brangaus laiko palikti transporto priemonę.
Nors jokia technologija negali visiškai užkirsti kelio terminiam išsiderinimui, ugniai atsparių medžiagų integravimas į elektromobilių baterijų sistemas ir pramonines energijos kaupimo sistemas gerokai pagerina gaisro sulaikymą ir šilumos valdymą. Šiame straipsnyje pristatomi pagrindiniai ugniai atsparūs sprendimai, skirti didinti ličio jonų baterijų saugą ir mažinti terminio išsiderinimo poveikį elektromobiliuose bei pramoninėse kaupimo sistemose.
Pagrindiniai ugniai atsparūs sprendimai ličio baterijų priešgaisrinei apsaugai
Kalcio silikato izoliacinė plokštė
Naudojimas: Vitcas kalcio silikato plokštė dėl savo atsparumo karščiui ir izoliacinių savybių puikiai tinka elektromobilių baterijų skyriams iškloti. Ši izoliacinė plokštė atlaiko aukštą temperatūrą iki 1100 °C ir gali veikti kaip patikimas šiluminis barjeras.
Privalumai:
- Šios plokštės didina šiluminį stabilumą, neleisdamos šilumai plisti tarp elementų, taip gerindamos saugą ir ilginant baterijos tarnavimo laiką aukštos temperatūros aplinkoje.
- Židinių konstrukcinė plokštė užtikrina veiksmingą šilumos izoliaciją, mažina perteklinį šilumos perdavimą ir didina baterijos saugą.
Biologiškai tirpus izoliacinis kilimėlis su aliuminio folija
Naudojimas: Vitcas biologiškai tirpus kilimėlis su aliuminio folija naudojamas kaip šiluminis barjeras elektromobilių baterijų sistemose. Biologiškai tirpių pluoštų šerdis užtikrina izoliaciją ir atsparumą ekstremalioms temperatūroms, o aliuminio folija atspindi spinduliuojamąją šilumą, todėl medžiaga tinka montuoti tarp elementų arba naudoti kaip išorinis baterijų blokų sluoksnis.
Privalumai:
- Atlaiko aukštą temperatūrą iki 1200 °C ir neleidžia šilumai plisti terminio išsiderinimo metu.
- Aliuminio folija pagerina šilumos atspindėjimą ir jos sulaikymą.
- Medžiaga yra lengva, paprastai montuojama ir draugiška aplinkai, todėl užtikrina veiksmingą šilumos valdymą reikšmingai nepadidindama svorio.
Izoliacija su aliuminio paviršiumi
Naudojimas: Vitcas izoliacinis veltinis su aliuminio paviršiumi idealiai tinka elektromobilių baterijų blokams arba atskiriems elementams apgaubti, suteikiant papildomą šiluminės apsaugos sluoksnį šilumai sulaikyti ir terminiam išsiderinimui išvengti. Aliuminio folijos sluoksnis veikia kaip papildomas apsauginis skydas, atspindintis spinduliuojamąją šilumą.
Privalumai:
- Mažina šilumos perdavimą tarp elementų ir aplinkinių komponentų.
- Yra lengva ir lanksti, todėl ją paprasta naudoti kompaktiškuose baterijų skyriuose.
- Didina saugą veikdama kaip aukštos temperatūros šiluminis skydas iki 550 °C (aliuminio folijos sluoksnio atsparumas karščiui – 300 °C).
Ličio baterijų priešgaisrinė apsauga pramoninėse kaupimo sistemose
Pramoninėje aplinkoje, pavyzdžiui, gamyklose ir sandėliuose, ličio jonų baterijų priešgaisrinei apsaugai reikalingas ugniai atsparių sprendimų derinys:
Kalcio silikato izoliacinė plokštė
Naudojimas: Vitcas kalcio silikato izoliacinė plokštė idealiai tinka ličio baterijų laikymo zonų sienoms, grindims ir luboms iškloti, sukuriant karščiui atsparų ir patvarų priešgaisrinės apsaugos barjerą.
Privalumai:
- Užtikrina puikią šilumos izoliaciją ir mažina šilumos perdavimą tarp saugomų baterijų.
- Išlaiko konstrukcinį vientisumą esant aukštai temperatūrai iki 1100 °C, todėl užtikrina ilgalaikį patikimumą.
- Yra lengva ir paprastai montuojama, tinkama individualiai suprojektuotoms laikymo erdvėms.
Biologiškai tirpus izoliacinis kilimėlis su aliuminio folija
Naudojimas: Vitcas biologiškai tirpus kilimėlis su aliuminio folija skirtas atskiriems ličio baterijų blokams apgaubti ir izoliuoti, užtikrinant puikią šilumos izoliaciją bei šilumos sulaikymą kaupimo moduliuose.
Privalumai:
- Sukuria aukštai temperatūrai iki 1200 °C atsparų barjerą, izoliuoja baterijų blokus ir mažina šilumos plitimą.
- Aliuminio folijos sluoksnis atspindi spinduliuojamąją šilumą ir pagerina šilumos sulaikymą bei jos valdymą.
- Yra lengva, lanksti ir paprastai pritaikoma, todėl leidžia efektyviai organizuoti laikymą.
Izoliacija su aliuminio paviršiumi
Naudojimas: Vitcas veltinis su aliuminio folijos danga idealiai tinka baterijų skyriams arba ištisiems kaupimo moduliams apgaubti ir veikia kaip veiksmingas skydas nuo spinduliuojamosios šilumos bei kaip šilumos izoliacija. Izoliacinis veltinis atsparus iki 550 °C temperatūrai, o aliuminio sluoksnis – iki 300 °C.
Privalumai:
- Sujungia patikimą šilumos izoliaciją su spinduliuojamosios šilumos atspindėjimu ir mažina šilumos kaupimąsi.
- Yra lanksti ir paprastai montuojama, todėl prisitaiko prie įvairių kaupimo sistemų konfigūracijų.
- Yra lengva ir patvari, suteikianti papildomą šiluminės apsaugos sluoksnį ličio baterijų laikymo sistemoms.
Specialisto patarimas: Tinkamas kaupimo modulių suskirstymas į atskirus skyrius riboja šilumos ir liepsnos plitimą tarp baterijų. Toks sprendimas užtikrina veiksmingą priešgaisrinę apsaugą, didina personalo ir įrangos saugą bei mažina gaisro sukeltos žalos riziką ličio jonų baterijų laikymo patalpose.
Apsauga nuo terminio išsiderinimo elektromobiliuose
Šiluminiai barjerai
Integruotam sprendimui derinkite biologiškai tirpų kilimėlį su ugniai atspariu apvalkalu, pavyzdžiui, aliuminiu dengta dūmtraukio izoliacija, kad baterijų skyriuose būtų suformuoti šiluminiai barjerai. Šie šiluminiai barjerai padeda riboti šilumos perdavimą tarp elementų ir, kilus ličio jonų baterijos gaisrui, suteikia keleiviams daugiau laiko saugiai palikti transporto priemonę arba kaupimo zoną.
Tarpų sandarinimas
Tinkamas sandarinimas neleidžia ličio baterijų gaisrams plisti baterijų bloko viduje. Nauji inovatyvūs sprendimai orientuoti į sandaraus korpuso sukūrimą, kuris būtų nepralaidus vandeniui ir apsaugotų nuo trumpųjų jungimų. Tam reikia kruopščiai įvertinti baterijų bloko sandarinimo paviršių, kuris turi tiksliai derėti su korpuso konstrukcija ir sandarinimo žiedu. Norint pasiekti tokį rezultatą, būtinas tikslus baterijos korpuso viršutinio dangčio ir apatinės dalies apdirbimas. Be to, hermetiškam ir karščiui atspariam šiluminiam barjerui išlaikyti padeda sandariklio, pavyzdžiui, Vitcas CFA Adhesive klijų, užtepimas ant jungiamų metalinių dalių ir kompresinių tarpiklių iš tinkamų medžiagų, tokių kaip EPDM guma, naudojimas.
Naujos elektromobilių saugos projektavimo tendencijos
Gamintojai į baterijų saugos konstrukcijas vis dažniau įtraukia inovatyvias medžiagas, įskaitant:
Kompresines pagalvėles:
- Kompresinės pagalvėlės suteikia maišelio tipo elementams konstrukcinę atramą ir priešgaisrinę apsaugą. Jos palaiko šiluminį ir elektrinį ryšį ličio jonų baterijų blokuose, kartu leisdamos plėstis įkrovimo metu arba esant ekstremalioms temperatūroms. Tyrimai rodo, kad mažo ar vidutinio slėgio (nuo 0,08 MPa iki 0,4 MPa) taikymas gali pailginti baterijos tarnavimo laiką optimizuojant senėjimo procesą. Derinamos su karščiui atspariais, nedegiais sluoksniais, kompresinės pagalvėlės taip pat didina saugą izoliuodamos nuo terminio išsiderinimo – tai ypač svarbi savybė dideliems elektromobilių baterijų blokams, linkusiems perkaisti. Ši papildoma apsauga padeda mažinti riziką ir kartu saugo transporto priemonės keleivius.
Užliejimo putos:
- Užliejimo putos suteikia lengvą šilumos izoliaciją ir konstrukcinį vientisumą baterijų blokams su cilindriniais elementais. Jos saugo baterijų elementus nuo smūgių, mažina šilumos perdavimą ir padeda išvengti terminio išsiderinimo. Dažniausiai naudojamos medžiagos yra silikonas, atsparus aukštai temperatūrai, epoksidinė derva tvirtam sujungimui ir poliuretanas ekonomiškai, minkštesnei izoliacijai; kiekviena jų parenkama pagal konkrečius eksploatacinius reikalavimus.
Išvada: saugesnės elektromobilių ateities kūrimas
Ugniai atsparių medžiagų pažanga keičia elektromobilių baterijų saugą, spręsdama ličio jonų baterijų gaisrų rizikas. Tokie sprendimai kaip biologiškai tirpus kilimėlis, židinių konstrukcinė plokštė ir aliuminiu dengta dūmtraukio izoliacija leidžia elektromobilių gamintojams kurti tvirtesnes ir saugesnes baterijų sistemas.
Šis integruotas, ugniai atspariomis medžiagomis paremtas požiūris gerina šilumos valdymą ir baterijų saugą, stiprina pasitikėjimą elektromobilių technologija ir palaiko tvarų transportą. Įtraukdama pažangiausias saugos priemones, elektromobilių pramonė nustato naujus standartus ir tiesia kelią ekologiškesnei bei saugesnei transporto ateičiai.
