Lithium-iontové baterie napájejí širokou škálu moderních technologií, od chytrých telefonů až po elektromobily (EV). Jejich rozšířené používání však upozornilo na bezpečnostní rizika, zejména na nebezpečí tepelného úniku – řetězové reakce, při níž vnitřní přehřívání může vést ke vznícení a intenzivním požárům, které se obtížně hasí.
Současné trendy ukazují nárůst počtu požárů lithium-iontových baterií. Jen ve Spojeném království hlásily hasičské sbory v roce 2023 oproti předchozímu roku 46% nárůst těchto požárů, a to u zařízení, jako jsou elektrokola, elektrické koloběžky a elektromobily. To zdůrazňuje naléhavou potřebu pokročilých bezpečnostních opatření, která tato rizika účinně omezí.
Jak žáruvzdorné materiály narušují řetězovou reakci
K tepelnému úniku dochází, když je lithium-iontová baterie poškozena nebo dojde ke zkratu. Tím se spustí zpětná vazba mezi teplem a chemickými reakcemi, která může vést k požáru nebo výbuchu. V bateriových blocích elektromobilů (EV), které se skládají z mnoha vzájemně propojených malých článků, se problém v jednom článku může rychle rozšířit na celý blok, pokud není správně izolován.
Žáruvzdorné materiály hrají při omezování tepelného úniku zásadní roli, protože poskytují vysokou tepelnou odolnost a fungují jako fyzické bariéry, které pomáhají zadržet a zpomalit šíření tepla a plamenů. Tyto materiály zvyšují požární bezpečnost tím, že brzdí šíření tepelného úniku a poskytují posádce cenný čas k opuštění vozidla.
Přestože žádná technologie nedokáže tepelnému úniku zcela zabránit, začlenění žáruvzdorných materiálů do bateriových systémů elektromobilů a průmyslových úložišť výrazně zlepšuje zadržení požáru a řízení tepla. Tento článek představuje klíčová žáruvzdorná řešení navržená pro zvýšení bezpečnosti lithium-iontových baterií a snížení dopadů tepelného úniku v elektromobilech a průmyslových úložištích.
Klíčová žáruvzdorná řešení pro protipožární ochranu lithiových baterií
Kalciumsilikátová izolační deska
Použití: Kalciumsilikátová deska Vitcas je díky své tepelné odolnosti a izolačním vlastnostem vynikající pro vyložení bateriových prostorů v elektromobilech. Tato izolační deska odolává vysokým teplotám až do 1100 °C a může sloužit jako spolehlivá tepelná bariéra.
Výhody:
- Tyto desky zvyšují tepelnou stabilitu tím, že brání šíření tepla mezi články, čímž zlepšují bezpečnost a prodlužují životnost baterie v prostředí s vysokými teplotami.
- Stavební deska pro krby poskytuje účinnou tepelnou izolaci, omezuje nadměrný přenos tepla a zvyšuje bezpečnost baterie.
Biologicky rozpustná izolační rohož s hliníkovou fólií
Použití: Biologicky rozpustná rohož Vitcas s hliníkovou fólií slouží jako tepelná bariéra v bateriových systémech elektromobilů. Jádro z biologicky rozpustných vláken zajišťuje izolaci a odolnost vůči extrémním teplotám, zatímco hliníková fólie odráží sálavé teplo. Díky tomu je vhodná pro umístění mezi články nebo jako vnější vrstva bateriových bloků.
Výhody:
- Odolává vysokým teplotám až do 1200 °C a brání šíření tepla při tepelném úniku.
- Hliníková fólie zlepšuje odraz tepla a jeho zadržení.
- Je lehká, snadno se instaluje a je šetrná k životnímu prostředí, takže zajišťuje účinné řízení tepla bez výrazného navýšení hmotnosti.
Izolace s hliníkovým povrchem
Použití: Izolační plsť Vitcas s hliníkovým povrchem je ideální pro obalení bateriových bloků elektromobilů nebo jednotlivých článků, kde poskytuje další vrstvu tepelné ochrany pro zadržení tepla a prevenci tepelného úniku. Vrstva hliníkové fólie funguje jako dodatečný ochranný štít, který odráží sálavé teplo.
Výhody:
- Snižuje přenos tepla mezi články a okolními součástmi.
- Je lehká a pružná, což umožňuje snadnou aplikaci v kompaktních bateriových prostorech.
- Zvyšuje bezpečnost tím, že působí jako vysokoteplotní tepelný štít až do 550 °C (tepelná odolnost vrstvy hliníkové fólie je 300 °C).
Protipožární ochrana lithiových baterií v průmyslových úložištích
V průmyslovém prostředí, například v továrnách a skladech, vyžaduje protipožární ochrana lithium-iontových baterií kombinaci žáruvzdorných řešení:
Kalciumsilikátová izolační deska
Použití: Kalciumsilikátová izolační deska Vitcas je ideální pro obložení stěn, podlah a stropů skladovacích prostor pro lithiové baterie, kde vytváří tepelně odolnou a trvanlivou bariéru pro požární ochranu.
Výhody:
- Poskytuje vynikající tepelnou izolaci a omezuje přenos tepla mezi uloženými bateriemi.
- Zachovává strukturální celistvost při vysokých teplotách až do 1100 °C, čímž zajišťuje dlouhodobou spolehlivost.
- Je lehká a jednoduchá na instalaci, vhodná pro individuálně navržená úložiště.
Biologicky rozpustná izolační rohož s hliníkovou fólií
Použití: Biologicky rozpustná rohož Vitcas s hliníkovou fólií je určena pro obalování a izolaci jednotlivých bloků lithiových baterií a nabízí vynikající tepelnou izolaci i zadržení tepla v rámci úložných jednotek.
Výhody:
- Vytváří bariéru odolnou vysokým teplotám až do 1200 °C, izoluje bateriové bloky a omezuje šíření tepla.
- Vrstva hliníkové fólie odráží sálavé teplo a zlepšuje zadržení tepla i jeho řízení.
- Je lehká, pružná a snadno aplikovatelná, což umožňuje efektivní uspořádání skladování.
Izolace s hliníkovým povrchem
Použití: Plsť Vitcas opatřená hliníkovou fólií je ideální pro obalování bateriových prostorů nebo celých úložných jednotek a slouží jako účinný štít proti sálavému teplu i jako tepelná izolace. Izolační plsť je odolná až do 550 °C, zatímco hliníková vrstva odolává až do 300 °C.
Výhody:
- Kombinuje spolehlivou tepelnou izolaci s odrazem sálavého tepla a snižuje hromadění tepla.
- Je pružná a snadno se instaluje, takže se přizpůsobí různým konfiguracím úložišť.
- Je lehká a odolná a poskytuje dodatečnou vrstvu tepelné ochrany pro systémy skladování lithiových baterií.
Tip odborníka: Správné rozdělení úložných jednotek na samostatné oddíly omezuje šíření tepla a plamenů mezi bateriemi. Tento přístup zajišťuje účinnou protipožární ochranu, zvyšuje bezpečnost personálu i zařízení a snižuje riziko škod způsobených požárem v prostorách pro skladování lithium-iontových baterií.
Ochrana proti tepelnému úniku v elektromobilech
Tepelné bariéry
Pro integrované řešení kombinujte biologicky rozpustnou rohož se žáruvzdorným obložením, například izolací kouřovodu s hliníkovým povrchem, aby v bateriových prostorech vznikly tepelné bariéry. Tyto tepelné bariéry pomáhají omezit přenos tepla mezi články a v případě požáru lithium-iontové baterie poskytují posádce více času k bezpečnému opuštění vozidla nebo skladovacího prostoru.
Utěsnění mezer
Správné utěsnění brání šíření požárů lithiových baterií uvnitř bateriového bloku. Nová inovativní řešení se zaměřují na vytvoření utěsněné skříně, která je vodotěsná a zabraňuje zkratům. To vyžaduje pečlivé posouzení těsnicí plochy bateriového bloku, která musí lícovat s konstrukcí skříně a těsnicím kroužkem. K dosažení tohoto výsledku je zásadní přesné obrábění horního víka a spodní části bateriové skříně. K zachování vzduchotěsné a tepelně odolné tepelné bariéry navíc pomáhá nanesení tmelu, například lepidla Vitcas CFA Adhesive, na spojované kovové díly a použití kompresních těsnění z vhodných materiálů, jako je EPDM pryž.
Nové trendy v bezpečnostním návrhu elektromobilů
Výrobci stále častěji začleňují do bezpečnostních návrhů baterií inovativní materiály, včetně:
Kompresní podložky:
- Kompresní podložky poskytují strukturální podporu a požární ochranu pro pouzdrové články. Udržují tepelné a elektrické spojení v lithium-iontových bateriových blocích a zároveň umožňují rozpínání při nabíjení nebo extrémních teplotách. Výzkum ukazuje, že použití nízkého až středního tlaku (0,08 MPa až 0,4 MPa) může prodloužit životnost baterie optimalizací procesu stárnutí. V kombinaci s tepelně odolnými, nehořlavými vrstvami kompresní podložky také zvyšují bezpečnost izolací proti tepelnému úniku – což je klíčová vlastnost u velkých bateriových bloků elektromobilů náchylných k přehřívání. Tato dodatečná ochrana pomáhá snižovat rizika a zároveň chrání posádku vozidla.
Zapouzdřovací pěny:
- Zapouzdřovací pěny poskytují lehkou tepelnou izolaci a strukturální celistvost pro bateriové bloky s válcovými články. Chrání bateriové články před nárazy, snižují přenos tepla a pomáhají předcházet tepelnému úniku. Mezi běžné materiály patří silikon pro odolnost vůči vysokým teplotám, epoxid pro pevné spojení a polyuretan pro cenově efektivní, měkčí izolaci; každý z nich se volí podle konkrétních požadavků na výkon.
Závěr: Budování bezpečnější budoucnosti elektromobilů
Pokrok v oblasti žáruvzdorných materiálů proměňuje bezpečnost baterií elektromobilů tím, že řeší rizika požárů lithium-iontových baterií. Řešení, jako je biologicky rozpustná rohož, stavební deska pro krby a izolace kouřovodu s hliníkovým povrchem, umožňují výrobcům elektromobilů vytvářet robustnější a bezpečnější bateriové systémy.
Tento integrovaný přístup založený na žáruvzdorných materiálech zlepšuje řízení tepla a bezpečnost baterií, posiluje důvěru v technologii elektromobilů a podporuje udržitelnou dopravu. Začleňováním špičkových bezpečnostních opatření nastavuje odvětví elektromobilů nové standardy a připravuje cestu k ekologičtější a bezpečnější budoucnosti dopravy.
