A lítiumion-akkumulátorok számos modern technológiát működtetnek, az okostelefonoktól az elektromos járművekig (EV). Széles körű használatuk azonban ráirányította a figyelmet a biztonsági kockázatokra, különösen a termikus elszabadulás veszélyére – arra a láncreakcióra, amelyben a belső túlmelegedés gyulladáshoz és nehezen oltható, intenzív tüzekhez vezethet.
A jelenlegi trendek a lítiumion-akkumulátortüzek számának növekedését mutatják. Csak az Egyesült Királyságban a tűzoltóságok 2023-ban az előző évhez képest 46%-os növekedést jelentettek az ilyen tüzek számában olyan eszközöknél, mint az elektromos kerékpárok, elektromos rollerek és elektromos autók. Ez jól mutatja, mennyire sürgős olyan fejlett biztonsági intézkedések alkalmazása, amelyek hatékonyan mérséklik ezeket a kockázatokat.
Hogyan szakítják meg a hőálló anyagok a láncreakciót
Termikus elszabadulás akkor következik be, ha egy lítiumion-akkumulátor megsérül vagy rövidzárlat alakul ki benne, ami hőből és kémiai reakciókból álló visszacsatolási folyamatot indít el, és ez tűzhöz vagy robbanáshoz vezethet. Az elektromos járművek (EV) akkumulátorcsomagjaiban, amelyek sok kisméretű, egymással összekapcsolt cellából állnak, egyetlen cella hibája megfelelő szigetelés nélkül gyorsan átterjedhet az egész akkumulátorcsomagra.
A hőálló anyagok alapvető szerepet játszanak a termikus elszabadulás korlátozásában, mivel nagy hőállóságot biztosítanak, és fizikai gátként segítenek a hő és a lángok terjedésének visszatartásában és csökkentésében. Ezek az anyagok úgy javítják a tűzbiztonságot, hogy lassítják a termikus elszabadulás továbbterjedését, és értékes időt adnak az utasoknak a jármű elhagyására.
Bár egyetlen technológia sem képes teljesen megakadályozni a termikus elszabadulást, a hőálló anyagok beépítése az elektromos járművek akkumulátorrendszereibe és az ipari energiatárolókba jelentősen javítja a tűz lokalizálását és a hőkezelést. Ez a cikk bemutatja azokat a fő hőálló megoldásokat, amelyek a lítiumion-akkumulátorok biztonságának növelésére és a termikus elszabadulás hatásainak csökkentésére szolgálnak elektromos járművekben és ipari tárolórendszerekben.
Fő hőálló megoldások lítiumakkumulátorok tűzvédelméhez
Kalcium-szilikát szigetelőlap
Alkalmazás: A Vitcas kalcium-szilikát lap hőálló és szigetelő tulajdonságainak köszönhetően kiválóan alkalmas elektromos járművek akkumulátortereinek burkolására. Ez a szigetelőlap akár 1100 °C-os magas hőmérsékletnek is ellenáll, és megbízható hővédő gátként használható.
Előnyök:
- Ezek a lapok növelik a hőstabilitást azzal, hogy gátolják a hő cellák közötti terjedését, így javítják a biztonságot és meghosszabbítják az akkumulátor élettartamát magas hőmérsékletű környezetben.
- A kandallóépítő lap hatékony hőszigetelést biztosít, csökkenti a túlzott hőátadást, és növeli az akkumulátor biztonságát.
Biológiailag oldódó szigetelőpaplan alumíniumfóliával
Alkalmazás: A Vitcas alumíniumfóliás, biológiailag oldódó szigetelőpaplan hővédő gátként szolgál az elektromos járművek akkumulátorrendszereiben. A biológiailag oldódó szálas mag szigetelést és szélsőséges hőmérsékletekkel szembeni ellenállást biztosít, míg az alumíniumfólia visszaveri a sugárzó hőt, ezért alkalmas cellák közötti elhelyezésre vagy akkumulátorcsomagok külső rétegeként.
Előnyök:
- Akár 1200 °C-os magas hőmérsékletnek is ellenáll, és termikus elszabadulás esetén gátolja a hő terjedését.
- Az alumíniumfólia javítja a hővisszaverést és a hő visszatartását.
- Könnyű, egyszerűen beépíthető és környezetbarát, így hatékony hőkezelést biztosít jelentős tömegnövekedés nélkül.
Alumíniumkasírozott szigetelés
Alkalmazás: A Vitcas alumíniumkasírozott szigetelőfilc ideális elektromos járművek akkumulátorcsomagjainak vagy egyes celláinak körbeburkolására, ahol további hővédelmi réteget biztosít a hő visszatartásához és a termikus elszabadulás megelőzéséhez. Az alumíniumfólia-réteg kiegészítő védőpajzsként működik, amely visszaveri a sugárzó hőt.
Előnyök:
- Csökkenti a hőátadást a cellák és a környező alkatrészek között.
- Könnyű és rugalmas, ezért kompakt akkumulátorterekben is egyszerűen alkalmazható.
- Növeli a biztonságot, mivel akár 550 °C-ig magas hőmérsékletű hőpajzsként működik (az alumíniumfólia-réteg hőállósága 300 °C).
Lítiumakkumulátorok tűzvédelme ipari energiatárolókban
Ipari környezetben, például gyárakban és raktárakban, a lítiumion-akkumulátorok tűzvédelme hőálló megoldások kombinációját igényli:
Kalcium-szilikát szigetelőlap
Alkalmazás: A Vitcas kalcium-szilikát szigetelőlap ideális lítiumakkumulátor-tároló helyiségek falainak, padlóinak és mennyezeteinek burkolására, ahol hőálló és tartós tűzvédelmi gátat képez.
Előnyök:
- Kiváló hőszigetelést biztosít, és csökkenti a hőátadást a tárolt akkumulátorok között.
- Akár 1100 °C-os magas hőmérsékleten is megőrzi szerkezeti épségét, így hosszú távú megbízhatóságot nyújt.
- Könnyű és egyszerűen beépíthető, ezért egyedi tervezésű tárolókhoz is alkalmas.
Biológiailag oldódó szigetelőpaplan alumíniumfóliával
Alkalmazás: A Vitcas alumíniumfóliás, biológiailag oldódó szigetelőpaplan egyes lítiumakkumulátor-csomagok burkolására és szigetelésére szolgál, és kiváló hőszigetelést, valamint hővisszatartást biztosít a tárolóegységeken belül.
Előnyök:
- Akár 1200 °C-ig magas hőmérsékletnek ellenálló gátat hoz létre, elszigeteli az akkumulátorcsomagokat és korlátozza a hő terjedését.
- Az alumíniumfólia-réteg visszaveri a sugárzó hőt, és javítja a hő visszatartását, illetve kezelését.
- Könnyű, rugalmas és egyszerűen alkalmazható, ami hatékony tárolási elrendezést tesz lehetővé.
Alumíniumkasírozott szigetelés
Alkalmazás: A Vitcas alumíniumfóliával kasírozott filc ideális akkumulátorterek vagy teljes tárolóegységek burkolására, és hatékony pajzsként szolgál a sugárzó hő ellen, miközben hőszigetelést is biztosít. A szigetelőfilc akár 550 °C-ig hőálló, míg az alumíniumréteg akár 300 °C-ig ellenáll a hőnek.
Előnyök:
- Megbízható hőszigetelést kombinál a sugárzó hő visszaverésével, és csökkenti a hő felhalmozódását.
- Rugalmas és könnyen beépíthető, ezért különféle tárolási konfigurációkhoz igazítható.
- Könnyű és tartós, és további hővédelmi réteget nyújt a lítiumakkumulátor-tároló rendszerek számára.
Szakértői tipp: A tárolóegységek megfelelő, különálló szakaszokra osztása korlátozza a hő és a lángok terjedését az akkumulátorok között. Ez a megközelítés hatékony tűzvédelmet biztosít, növeli a személyzet és a berendezések biztonságát, és csökkenti a tűzkárok kockázatát a lítiumion-akkumulátorok tárolására szolgáló helyiségekben.
Védelem a termikus elszabadulás ellen elektromos járművekben
Hővédő gátak
Integrált megoldáshoz kombinálja a biológiailag oldódó szigetelőpaplant hőálló burkolattal (például alumíniumkasírozott füstcsőszigeteléssel), hogy hővédő gátak jöjjenek létre az akkumulátorterekben. Ezek a hővédő gátak segítenek korlátozni a cellák közötti hőátadást, és lítiumion-akkumulátortűz esetén több időt adnak az utasoknak a jármű vagy a tárolóhely biztonságos elhagyására.
Rések tömítése
A megfelelő tömítés megakadályozza a lítiumakkumulátor-tüzek terjedését az akkumulátorcsomagon belül. Az új, innovatív megoldások olyan zárt ház kialakítására összpontosítanak, amely vízzáró és megelőzi a rövidzárlatokat. Ehhez gondosan értékelni kell az akkumulátorcsomag tömítési felületét, amelynek illeszkednie kell a ház kialakításához és a tömítőgyűrűhöz. Ennek eléréséhez elengedhetetlen az akkumulátorház felső fedelének és alsó részének pontos megmunkálása. Emellett a légzáró és hőálló hővédő gát fenntartását segíti, ha a csatlakozó fémalkatrészekre tömítőanyagot, például Vitcas CFA Adhesive ragasztót visznek fel, és megfelelő anyagokból, például EPDM gumiból készült kompressziós tömítéseket használnak.
Új trendek az elektromos járművek biztonsági tervezésében
A gyártók egyre gyakrabban építenek be innovatív anyagokat az akkumulátorok biztonsági kialakításába, többek között:
Kompressziós párnák:
- A kompressziós párnák szerkezeti megtámasztást és tűzvédelmet nyújtanak a tasakos cellák számára. Fenntartják a hő- és elektromos kapcsolatot a lítiumion-akkumulátorcsomagokban, miközben lehetővé teszik a tágulást töltés vagy szélsőséges hőmérsékletek esetén. A kutatások szerint az alacsony és közepes nyomás (0,08 MPa és 0,4 MPa között) alkalmazása az öregedési folyamat optimalizálásával meghosszabbíthatja az akkumulátor élettartamát. Hőálló, nem éghető rétegekkel kombinálva a kompressziós párnák a termikus elszabadulással szembeni szigeteléssel is növelik a biztonságot – ez kulcsfontosságú tulajdonság a túlmelegedésre hajlamos, nagyméretű elektromosjármű-akkumulátorcsomagoknál. Ez a kiegészítő védelem segít csökkenteni a kockázatokat, miközben óvja a jármű utasait.
Kiöntőhabok:
- A kiöntőhabok könnyű hőszigetelést és szerkezeti épséget biztosítanak a hengeres cellákból álló akkumulátorcsomagok számára. Védik az akkumulátorcellákat az ütésektől, csökkentik a hőátadást, és segítenek megelőzni a termikus elszabadulást. A gyakori anyagok közé tartozik a szilikon a magas hőmérséklettel szembeni ellenálláshoz, az epoxi az erős kötéshez, valamint a poliuretán a költséghatékonyabb, lágyabb szigeteléshez; mindegyiket az adott teljesítménykövetelmények alapján választják ki.
Összegzés: biztonságosabb jövő építése az elektromos járművek számára
A hőálló anyagok fejlődése átalakítja az elektromos járművek akkumulátorbiztonságát azzal, hogy kezeli a lítiumion-akkumulátortüzek kockázatait. Az olyan megoldások, mint a biológiailag oldódó szigetelőpaplan, a kandallóépítő lap és az alumíniumkasírozott füstcsőszigetelés, lehetővé teszik az elektromos járművek gyártói számára, hogy robusztusabb és biztonságosabb akkumulátorrendszereket hozzanak létre.
Ez a hőálló anyagokra épülő integrált megközelítés javítja a hőkezelést és az akkumulátorok biztonságát, erősíti az elektromosjármű-technológiába vetett bizalmat, és támogatja a fenntartható közlekedést. A korszerű biztonsági intézkedések beépítésével az elektromosjármű-ipar új mércét állít fel, és utat nyit a környezetkímélőbb és biztonságosabb közlekedési jövő felé.
