تحسين العزل الحراري وحماية السلامة في بطاريات الطاقة الجديدة: دراسة مقارنة لبطاريات الليثيوم الحديدي الفوسفاتية والليثيوم الثلاثية

بطاريات الفوسفات الحديدي الليثيوم والبطاريات الحديدية الليثيوم الثلاثية هي نوعان شائعان في مجال بطاريات مركبات الطاقة الجديدة.يستخدمون حلول مواد مختلفة من حيث الحماية من الحريق والعزل الحرارييتم استكشاف اختلافاتهم بالتفصيل أدناه.
خطر الهروب الحراري:
بطارية الحديد الليثيومية الثالثة: بسبب التركيب الكيميائي للبطارية الحديدية الليثيومية الثلاثية وكثافتها العالية للطاقة ، عندما تكون البطارية في ظل ظروف غير طبيعية (مثل الإفراط في الشحن ،التفريغ الزائد أو درجة حرارة عالية)، قد يسبب الهروب الحراري، مما يؤدي إلى زيادة مخاطر الحريق.
بطارية الفوسفات الحديدي الليثيومية: بطارية الفوسفات الحديدي الليثيومية آمنة نسبيًا ، لديها قدرة جيدة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة والشحن الزائد والفراغ الزائد للبطارية ،و ليس عرضة للانفصال الحراريلذلك، من حيث حماية الحريق والعزل الحراري، الطلب على بطاريات الليثيوم الفوسفات الحديدي منخفض نسبيا.

مواد العزل:
بطارية الحديد الليثيوم الثلاثية: لأن بطاريات الحديد الليثيوم الثلاثية قد تولد درجات حرارة أعلى في حالة الهروب الحراري،مستويات أعلى من مواد العزل الحراري مطلوبة عادة خلال عملية التصميم والتصنيع لحماية البطارية وتقليل خطر الحريقهذه المواد يمكن أن تشمل العزل المقاوم للنار عالية درجة الحرارة، شريط العزل، غشاشات العزل، الخ.

بطارية الليثيوم الفوسفات الحديدي: لأن بطارية الليثيوم الفوسفات الحديدي آمنة نسبيا ولها قدرة قوية على تحمل درجات الحرارة العالية،الطلب على الحماية من الحريق والعزل الحراري منخفض نسبياًعادة ما تكون مواد العزل القياسية والتصاميم كافية
بطاريات الفوسفات الحديدي الليثيوم تستخدم الحلول المادية التالية لحماية الحريق وحماية الحماية الحرارية:

1يستخدم البولي بروبيلين الميكروبوروس على نطاق واسع في طبقة مقاومة للحريق والعزل الحراري لبطاريات الليثيوم الحديد الفوسفات.هذه المادة لديها خصائص عازلة حرارية وكهربائية ممتازةخصائص MPP الرئيسية: أداء عزل ممتاز: MPP لديه بنية مسام صغيرة ،والذي يعزل بشكل فعال الأقطاب الإيجابية والسلبية في وحدة البطارية ويمنع اختراق الكهربائياتيمكن استخدامه كمفصل للبطارية لمنع الاتصال المباشر بين الأقطاب الإيجابية والسلبية ، وتجنب الدوائر القصيرة وتسرب التيار ،وضمان التشغيل الآمن لنظام البطارية.

2يستخدم مطاط السيليكون السيراميكي في كثير من الأحيان كطبقة حماية السلامة للبطاريات الليثيوم الحديد الفوسفات.يتم وضع طبقة من الألياف الزجاجية على المطاط السيليكوني السيراميكي لزيادة مقاومة البطارية للحريقعندما تحدث حريق، سوف يتحول المطاط السيليكوني السيراميكي إلى كتلة السيراميك الصلبة لمنع الحريق من الحرق من خلال. في نظام البطارية، والبطارية سوف تولد درجة حرارة عالية.المطاط السيليكوني السيراميكي يمكن أن يعزل بفعالية ومقاومة تأثير درجة الحرارة العالية من البطارية، حماية نظام البطارية من تلف الحرارة.

3رغوة السيليكون هي مادة ناعمة ومرنة تستخدم في كثير من الأحيان لسد الفجوات بين وحدات بطارية الليثيوم الحديد الفوسفات.والتي يمكن أن تقلل من نقل الحرارة والاهتزاز وتحسين أداء الإدارة الحرارية للبطاريةوتشمل الخصائص الرئيسية للرغوة السيليكونية: - أداء العزل الحراري الممتاز: الرغوة السيليكونية لديها موصلة حرارية منخفضة،الذي يعزل بشكل فعال التوصيل الحراري داخل وحدة البطارية ويقلل من خسارة الحرارةهذا يساعد على تحسين كفاءة طاقة نظام البطارية ويمدد عمر دورة البطارية. مقاومة درجات الحرارة العالية:يمكن للرغوة السيليكونية الحفاظ على الاستقرار الهيكلي والأداء في بيئات درجات الحرارة العاليةهذا مهم جدا لنظم البطاريات، لأن البطاريات تولد درجات حرارة عالية عند تشغيلها،والرغوة السيليكون يمكن أن تعزل بفعالية ومقاومة تأثير درجات الحرارة العالية من البطارية. أداء جيد في امتصاص الصدمات والعازلة: يمكن للرغوة السيليكونية امتصاص وتفريق الطاقة الخارجية للتأثير والاهتزاز ، مما يقلل من التأثير على وحدة البطارية.

يتم استخدام الحلول المادية التالية لحماية بطاريات الليثيوم الثلاثية الحديدية من الحماية من الحريق والحرارة:

1الايروجيل هو مادة عالية التجاعيد ذات خصائص عزل حرارية عالية للغاية وخصائص جيدة للوقاية من الحريق والعزل الحراري.يستخدم الجيرول على نطاق واسع كطبقة عزل حرارية لوحدات البطاريةوتشمل خصائصها الرئيسية:
- التوصيل الحراري المنخفض: يحتوي الجلّة الهوائية على التوصيل الحراري المنخفض جداً، والذي يمكن أن يعزل بشكل فعال التوصيل الحراري داخل البطارية ويقلل من فقدان الحرارة.هذا يحسن أداء إدارة الحرارة للبطارية ويتجنب مشاكل الإفراط في الحرارة.
- مسامية عالية:

هيكل مسام مفتوح يوفر مساحة سطح أكبر وعزل أفضل. وهذا يساعد على منع نقل الحرارة وتسريب التيار بين المكونات الداخلية للبطارية،تحسين سلامة البطارية.
- خفيفة الوزن و ناعمة: الايروجيل هو مادة خفيفة الوزن التي لا تضيف الكثير من الوزن إلى البطارية.كما أنها ناعمة وقابلة للتشكيل ويمكن أن تتكيف مع مختلف أشكال وحدات البطارية وأحجامها.

2ألواح ميكا: ألواح ميكا هي مادة عازلة مع مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية.غالبًا ما يستخدم كضغط عزل حراري بين وحدات بطارية الليثيوم الحديدية الثلاثية أو الخلايا لمنع نقل الحرارة والحد من خطر الاختصار. يمتلك المايكا خصائص عازلة ممتازة: تحتوي أوراق المايكا على خصائص عازلة ممتازة. مقاومة درجات الحرارة العالية: يمكن لوحة المايكا الحفاظ على استقرار جيد في بيئات درجات الحرارة العالية ،لأن بطاريات سيارات الطاقة الجديدة ستولد درجات حرارة أعلى عند تشغيلهايمكن لوحة الشمعة أن تتحمل درجة الحرارة العالية داخل وحدة البطارية وتحمي المكونات المحيطة منها من التأثر بالحرارة.

بشكل عام، بطاريات الليثيوم الحديد الفوسفات والبطاريات الحديد الليثيوم الثلاثية تستخدم حلول مواد مختلفة من حيث الحماية من الحريق وحماية الحرارة العازلة.بطاريات الفوسفات الحديدي الليثيوم غالبا ما تستخدم مواد البولي بروبيلين الميكروبورية، مطاط السيليكون السيراميكي ورغوة السيليكون ، في حين أن بطاريات الفوسفات الحديدي الليثيوم الثلاثية غالبا ما تستخدم أجهزة الهواء والصفائح الشمعة.يستهدف استخدام هذه المواد تحسين أداء إدارة الحرارة للبطارية ومنع فقدان الحرارة وانتشار الحريق، وبالتالي ضمان التشغيل الآمن لنظام البطارية.