Lítium-iónové batérie napájajú širokú škálu moderných technológií, od smartfónov až po elektromobily (EV). Ich rozsiahle používanie však upozornilo na bezpečnostné riziká, najmä na nebezpečenstvo tepelného úniku – reťazovej reakcie, pri ktorej môže vnútorné prehrievanie viesť k vznieteniu a k intenzívnym požiarom, ktoré sa ťažko hasia.
Súčasné trendy ukazujú nárast počtu požiarov lítium-iónových batérií. Len v Spojenom kráľovstve hlásili hasičské zbory v roku 2023 oproti predchádzajúcemu roku 46 % nárast týchto požiarov, a to pri zariadeniach, ako sú elektrobicykle, elektrické kolobežky a elektromobily. To zdôrazňuje naliehavú potrebu pokročilých bezpečnostných opatrení, ktoré tieto riziká účinne obmedzia.
Ako žiaruvzdorné materiály narúšajú reťazovú reakciu
K tepelnému úniku dochádza vtedy, keď sa lítium-iónová batéria poškodí alebo nastane skrat, čo spustí spätnoväzbovú slučku tepla a chemických reakcií, ktorá môže viesť k požiaru alebo výbuchu. V batériových blokoch elektromobilov (EV), ktoré pozostávajú z mnohých malých navzájom prepojených článkov, sa problém v jednom článku môže rýchlo rozšíriť na celý blok, ak nie je správne izolovaný.
Žiaruvzdorné materiály zohrávajú pri obmedzovaní tepelného úniku zásadnú úlohu, pretože poskytujú vysokú tepelnú odolnosť a fungujú ako fyzické bariéry, ktoré pomáhajú zadržať a potlačiť šírenie tepla a plameňov. Tieto materiály zvyšujú požiarnu bezpečnosť tým, že spomaľujú šírenie tepelného úniku a poskytujú posádke cenný čas na opustenie vozidla.
Hoci žiadna technológia nedokáže tepelnému úniku úplne zabrániť, začlenenie žiaruvzdorných materiálov do batériových systémov elektromobilov a priemyselných úložísk výrazne zlepšuje zadržanie požiaru a riadenie tepla. Tento článok predstavuje kľúčové žiaruvzdorné riešenia navrhnuté na zvýšenie bezpečnosti lítium-iónových batérií a zníženie následkov tepelného úniku v elektromobiloch a priemyselných úložiskách.
Kľúčové žiaruvzdorné riešenia na protipožiarnu ochranu lítiových batérií
Kalciumsilikátová izolačná doska
Použitie: Kalciumsilikátová doska Vitcas je vďaka svojim tepelne odolným a izolačným vlastnostiam vynikajúca na obkladanie batériových priestorov v elektromobiloch. Táto izolačná doska odoláva vysokým teplotám až do 1100 °C a môže slúžiť ako spoľahlivá tepelná bariéra.
Výhody:
- Tieto dosky zvyšujú tepelnú stabilitu tým, že bránia šíreniu tepla medzi článkami, čím zlepšujú bezpečnosť a predlžujú životnosť batérie v prostredí s vysokými teplotami.
- Stavebná doska do krbov poskytuje účinnú tepelnú izoláciu, obmedzuje nadmerný prenos tepla a zvyšuje bezpečnosť batérie.
Biologicky rozpustná izolačná rohož s hliníkovou fóliou
Použitie: Biologicky rozpustná rohož Vitcas s hliníkovou fóliou slúži ako tepelná bariéra v batériových systémoch elektromobilov. Jadro z biologicky rozpustných vlákien zabezpečuje izoláciu a odolnosť voči extrémnym teplotám, zatiaľ čo hliníková fólia odráža sálavé teplo, vďaka čomu je vhodná na umiestnenie medzi články alebo ako vonkajšia vrstva batériových blokov.
Výhody:
- Odoláva vysokým teplotám až do 1200 °C a bráni šíreniu tepla pri tepelnom úniku.
- Hliníková fólia zlepšuje odraz tepla a jeho zadržanie.
- Je ľahká, jednoducho sa inštaluje a je šetrná k životnému prostrediu, takže zabezpečuje účinné riadenie tepla bez výrazného zvýšenia hmotnosti.
Izolácia s hliníkovým povrchom
Použitie: Izolačná plsť Vitcas s hliníkovým povrchom je ideálna na obalenie batériových blokov elektromobilov alebo jednotlivých článkov, kde poskytuje ďalšiu vrstvu tepelnej ochrany na zadržanie tepla a prevenciu tepelného úniku. Vrstva hliníkovej fólie funguje ako dodatočný ochranný štít, ktorý odráža sálavé teplo.
Výhody:
- Znižuje prenos tepla medzi článkami a okolitými súčasťami.
- Je ľahká a pružná, čo umožňuje jednoduchú aplikáciu v kompaktných batériových priestoroch.
- Zvyšuje bezpečnosť tým, že pôsobí ako vysokoteplotný tepelný štít až do 550 °C (tepelná odolnosť vrstvy hliníkovej fólie je 300 °C).
Protipožiarna ochrana lítiových batérií v priemyselných úložiskách
V priemyselnom prostredí, napríklad v továrňach a skladoch, si protipožiarna ochrana lítium-iónových batérií vyžaduje kombináciu žiaruvzdorných riešení:
Kalciumsilikátová izolačná doska
Použitie: Kalciumsilikátová izolačná doska Vitcas je ideálna na obloženie stien, podláh a stropov skladovacích priestorov pre lítiové batérie, kde vytvára tepelne odolnú a trvácnu bariéru na požiarnu ochranu.
Výhody:
- Poskytuje vynikajúcu tepelnú izoláciu a obmedzuje prenos tepla medzi uskladnenými batériami.
- Zachováva štrukturálnu celistvosť pri vysokých teplotách dosahujúcich 1100 °C, čím zabezpečuje dlhodobú spoľahlivosť.
- Je ľahká a jednoducho sa inštaluje, vhodná pre individuálne navrhnuté úložiská.
Biologicky rozpustná izolačná rohož s hliníkovou fóliou
Použitie: Biologicky rozpustná rohož Vitcas s hliníkovou fóliou je určená na obaľovanie a izoláciu jednotlivých blokov lítiových batérií a ponúka vynikajúcu tepelnú izoláciu aj zadržanie tepla v rámci úložných jednotiek.
Výhody:
- Vytvára bariéru odolnú voči vysokým teplotám až do 1200 °C, izoluje batériové bloky a obmedzuje šírenie tepla.
- Vrstva hliníkovej fólie odráža sálavé teplo a zlepšuje zadržanie aj riadenie tepla.
- Je ľahká, pružná a jednoducho aplikovateľná, čo umožňuje efektívne usporiadanie skladovania.
Izolácia s hliníkovým povrchom
Použitie: Plsť Vitcas s hliníkovou fóliou je ideálna na obaľovanie batériových priestorov alebo celých úložných jednotiek a slúži ako účinný štít proti sálavému teplu aj ako tepelná izolácia. Izolačná plsť je odolná až do 550 °C, zatiaľ čo hliníková vrstva odoláva až do 300 °C.
Výhody:
- Kombinuje spoľahlivú tepelnú izoláciu s odrazom sálavého tepla a znižuje hromadenie tepla.
- Je pružná a jednoducho sa inštaluje, takže sa prispôsobí rôznym konfiguráciám úložísk.
- Je ľahká a odolná a poskytuje dodatočnú vrstvu tepelnej ochrany pre systémy skladovania lítiových batérií.
Tip odborníka: Správne rozdelenie úložných jednotiek na samostatné oddiely obmedzuje šírenie tepla a plameňov medzi batériami. Tento prístup zabezpečuje účinnú protipožiarnu ochranu, zvyšuje bezpečnosť personálu aj zariadení a znižuje riziko škôd spôsobených požiarom v priestoroch na skladovanie lítium-iónových batérií.
Ochrana proti tepelnému úniku v elektromobiloch
Tepelné bariéry
Pre integrované riešenie kombinujte biologicky rozpustnú rohož so žiaruvzdorným obkladom (napr. izoláciou dymovodu s hliníkovým povrchom), aby v batériových priestoroch vznikli tepelné bariéry. Tieto tepelné bariéry pomáhajú obmedziť prenos tepla medzi článkami a v prípade požiaru lítium-iónovej batérie poskytujú posádke viac času na bezpečné opustenie vozidla alebo skladovacieho priestoru.
Utesnenie medzier
Správne utesnenie bráni šíreniu požiarov lítiových batérií vo vnútri batériového bloku. Nové inovatívne riešenia sa zameriavajú na vytvorenie utesnenej skrine, ktorá je vodotesná a zabraňuje skratom. Vyžaduje si to dôkladné posúdenie tesniacej plochy batériového bloku, ktorá musí lícovať s konštrukciou skrine a tesniacim krúžkom. Na dosiahnutie tohto výsledku je zásadné presné obrábanie horného veka a spodnej časti batériovej skrine. Na zachovanie vzduchotesnej a tepelne odolnej tepelnej bariéry navyše pomáha nanesenie tmelu, napríklad lepidla Vitcas CFA Adhesive, na spájané kovové diely a použitie kompresných tesnení z vhodných materiálov, ako je EPDM guma.
Nové trendy v bezpečnostnom návrhu elektromobilov
Výrobcovia čoraz častejšie začleňujú do bezpečnostných návrhov batérií inovatívne materiály vrátane:
Kompresné podložky:
- Kompresné podložky poskytujú štrukturálnu podporu a požiarnu ochranu pre puzdrové články. Udržiavajú tepelné a elektrické spojenie v lítium-iónových batériových blokoch a zároveň umožňujú rozpínanie pri nabíjaní alebo extrémnych teplotách. Výskum ukazuje, že použitie nízkeho až stredného tlaku (0,08 MPa až 0,4 MPa) môže predĺžiť životnosť batérie optimalizáciou procesu starnutia. V kombinácii s tepelne odolnými, nehorľavými vrstvami kompresné podložky tiež zvyšujú bezpečnosť izoláciou proti tepelnému úniku – čo je kľúčová vlastnosť pri veľkých batériových blokoch elektromobilov náchylných na prehrievanie. Táto dodatočná ochrana pomáha znižovať riziká a zároveň chráni posádku vozidla.
Zapuzdrovacie peny:
- Zapuzdrovacie peny poskytujú ľahkú tepelnú izoláciu a štrukturálnu celistvosť pre batériové bloky s valcovými článkami. Chránia batériové články pred nárazmi, znižujú prenos tepla a pomáhajú predchádzať tepelnému úniku. Medzi bežné materiály patrí silikón pre odolnosť voči vysokým teplotám, epoxid pre pevné spojenie a polyuretán pre cenovo efektívnu, mäkšiu izoláciu; každý z nich sa volí podľa konkrétnych požiadaviek na výkon.
Záver: Budovanie bezpečnejšej budúcnosti elektromobilov
Pokrok v oblasti žiaruvzdorných materiálov mení bezpečnosť batérií elektromobilov tým, že rieši riziká požiarov lítium-iónových batérií. Riešenia, ako je biologicky rozpustná rohož, stavebná doska do krbov a hliníková izolácia dymovodu, umožňujú výrobcom elektromobilov vytvárať robustnejšie a bezpečnejšie batériové systémy.
Tento integrovaný prístup založený na žiaruvzdorných materiáloch zlepšuje riadenie tepla a bezpečnosť batérií, posilňuje dôveru v technológiu elektromobilov a podporuje udržateľnú dopravu. Začleňovaním špičkových bezpečnostných opatrení nastavuje odvetvie elektromobilov nové štandardy a pripravuje cestu k ekologickejšej a bezpečnejšej budúcnosti dopravy.
