Litiumjonbatterier driver en stor del av dagens teknik, från smarttelefoner till elbilar. Den omfattande användningen har dock uppmärksammat säkerhetsrisker, särskilt risken för termisk rusning – en kedjereaktion där intern överhettning kan leda till antändning och intensiva bränder som är svåra att släcka.
Aktuella trender visar att antalet bränder i litiumjonbatterier ökar. Bara i Storbritannien rapporterade räddningstjänsten under 2023 en ökning med 46 % jämfört med året innan, i utrustning som elcyklar, elsparkcyklar och elbilar. Det understryker det akuta behovet av avancerade säkerhetsåtgärder som effektivt minskar dessa risker.
Hur eldfasta material bryter kedjereaktionen
Termisk rusning uppstår när ett litiumjonbatteri skadas eller kortsluts, vilket startar en återkopplingsprocess med värme och kemiska reaktioner som kan leda till brand eller explosion. I elbilars batteripaket, som består av många små celler som är sammankopplade, kan ett problem i en cell snabbt sprida sig till hela paketet om det inte isoleras på rätt sätt.
Eldfasta material spelar en avgörande roll för att begränsa termisk rusning genom att ge hög värmebeständighet och fungera som fysiska barriärer som hjälper till att hålla tillbaka och dämpa spridningen av värme och lågor. Dessa material förbättrar brandsäkerheten genom att bromsa spridningen av termisk rusning och ge passagerarna värdefull tid att lämna fordonet.
Även om ingen teknik helt kan förhindra termisk rusning förbättrar eldfasta material i batterisystem för elbilar och industriella lagringslösningar avsevärt brandbegränsningen och värmehanteringen. Den här artikeln går igenom viktiga eldfasta lösningar som är utformade för att höja säkerheten i litiumjonbatterier och minska följderna av termisk rusning i elbilar och industriella lagringsmiljöer.
Viktiga eldfasta lösningar för brandskydd av litiumbatterier
Kalciumsilikatbaserad isolerskiva
Användning: Vitcas kalciumsilikatskiva är mycket lämplig för beklädnad av batteriutrymmen i elbilar tack vare sina värmebeständiga och isolerande egenskaper. Denna isolerskiva tål höga temperaturer upp till 1100 °C och kan fungera som en tillförlitlig värmebarriär.
Fördelar:
- Skivorna förbättrar den termiska stabiliteten genom att förhindra att värme sprids mellan celler, vilket ökar säkerheten och förlänger batteriets livslängd i miljöer med höga temperaturer.
- Eldstadsskivan ger effektiv värmeisolering, minskar överdriven värmeöverföring och förbättrar batterisäkerheten.
Bioslöslig isolermatta med aluminiumfolie
Användning: Vitcas bioslösliga matta med aluminiumfolie används som värmebarriär i batterisystem för elbilar. Kärnan av bioslösliga fibrer ger isolering och motståndskraft mot extrema temperaturer, medan aluminiumfolien reflekterar strålningsvärme. Det gör materialet lämpligt mellan celler eller som yttre skikt på batteripaket.
Fördelar:
- Tål höga temperaturer upp till 1200 °C och motverkar värmespridning vid termisk rusning.
- Aluminiumfolien förbättrar värmereflektion och värmebegränsning.
- Den är lätt, enkel att installera och miljöanpassad, vilket ger effektiv värmehantering utan att vikten ökar nämnvärt.
Isolering med aluminiumyta
Användning: Vitcas isolerfilt med aluminiumyta är idealisk för att linda in batteripaket eller enskilda celler i elbilar, där den ger ett extra värmeskyddande lager för att begränsa värme och förebygga termisk rusning. Aluminiumfolieskiktet fungerar som ett extra skydd som reflekterar strålningsvärme.
Fördelar:
- Minskar värmeöverföringen mellan celler och omgivande komponenter.
- Den är lätt och flexibel, vilket gör den enkel att applicera i kompakta batteriutrymmen.
- Ökar säkerheten genom att fungera som en högtemperaturbeständig värmesköld upp till 550 °C (aluminiumfolieskiktets värmebeständighet är 300 °C).
Brandskydd för litiumbatterier i industriella lagringsmiljöer
I industriella miljöer, till exempel fabriker och lager, kräver brandskydd av litiumjonbatterier en kombination av eldfasta lösningar:
Kalciumsilikatbaserad isolerskiva
Användning: Vitcas kalciumsilikatbaserade isolerskiva är idealisk för beklädnad av väggar, golv och tak i lagringsutrymmen för litiumbatterier, där den skapar en värmetålig och hållbar barriär för brandskydd.
Fördelar:
- Ger mycket god värmeisolering och minskar värmeöverföringen mellan lagrade batterier.
- Behåller sin strukturella integritet vid höga temperaturer upp till 1100 °C, vilket ger långsiktig tillförlitlighet.
- Den är lätt och enkel att installera, och passar för specialanpassade lagringslösningar.
Bioslöslig isolermatta med aluminiumfolie
Användning: Vitcas bioslösliga matta med aluminiumfolie är avsedd för inlindning och isolering av enskilda litiumbatteripaket och ger både mycket god värmeisolering och effektiv värmebegränsning i lagringsenheter.
Fördelar:
- Skapar en högtemperaturbeständig barriär upp till 1200 °C, isolerar batteripaket och minskar värmespridning.
- Aluminiumfolieskiktet reflekterar strålningsvärme och förbättrar både värmebegränsning och värmehantering.
- Den är lätt, flexibel och enkel att applicera, vilket möjliggör effektiv utformning av lagringen.
Isolering med aluminiumyta
Användning: Vitcas folieklädda filt är idealisk för inlindning av batteriutrymmen eller hela lagringsenheter och fungerar som ett effektivt skydd mot strålningsvärme samt som värmeisolering. Isolerfilten tål upp till 550 °C, medan aluminiumskiktet tål upp till 300 °C.
Fördelar:
- Kombinerar tillförlitlig värmeisolering med reflektion av strålningsvärme och minskar värmeuppbyggnad.
- Den är flexibel och enkel att installera, så att den kan anpassas till olika lagringskonfigurationer.
- Den är lätt och hållbar och ger ett extra lager av värmeskydd för system för lagring av litiumbatterier.
Experttips: Korrekt indelning av lagringsenheter i separata sektioner begränsar spridningen av värme och lågor mellan batterier. Denna metod ger ett effektivt brandskydd, ökar säkerheten för personal och utrustning och minskar risken för brandskador i utrymmen där litiumjonbatterier lagras.
Skydd mot termisk rusning i elbilar
Värmebarriärer
För en integrerad lösning kan bioslöslig matta kombineras med eldfast beklädnad, till exempel aluminiumbelagd isolering för rökgaskanaler, för att skapa värmebarriärer i batteriutrymmen. Dessa värmebarriärer hjälper till att begränsa värmeöverföringen mellan celler och ger, vid brand i ett litiumjonbatteri, passagerarna mer tid att lämna fordonet eller lagringsutrymmet på ett säkert sätt.
Tätning av springor
Korrekt tätning förhindrar att bränder i litiumbatterier sprider sig inuti batteripaketet. Nya innovativa lösningar fokuserar på att skapa ett tätat hölje som är vattentätt och förhindrar kortslutningar. Det kräver noggrann bedömning av batteripaketets tätningsyta, som måste passa ihop med höljets konstruktion och packningen. För att uppnå detta är exakt bearbetning av batterihöljets övre lock och nedre del avgörande. För att bibehålla en lufttät och värmebeständig värmebarriär bidrar dessutom applicering av ett tätningsmedel, exempelvis Vitcas CFA Adhesive, på de sammanfogade metalldelarna samt användning av kompressionstätningar av lämpliga material, till exempel EPDM-gummi.
Nya trender inom säkerhetsdesign för elbilar
Tillverkare integrerar i allt högre grad innovativa material i säkerhetsdesignen för batterier, bland annat:
Kompressionsdynor:
- Kompressionsdynor ger strukturellt stöd och brandskydd för pouch-celler. De upprätthåller den termiska och elektriska kontakten i litiumjonbatteripaket samtidigt som de tillåter expansion vid laddning eller extrema temperaturer. Forskning visar att användning av lågt till medelhögt tryck (0,08 MPa till 0,4 MPa) kan förlänga batteriets livslängd genom att optimera åldringsprocessen. I kombination med värmetåliga, obrännbara skikt ökar kompressionsdynor också säkerheten genom isolering mot termisk rusning – en viktig egenskap i stora batteripaket för elbilar som är känsliga för överhettning. Detta extra skydd bidrar till att minska riskerna och skydda fordonets passagerare.
Inkapslingsskum:
- Inkapslingsskum ger lätt värmeisolering och strukturell stabilitet i batteripaket med cylindriska celler. De skyddar battericellerna mot stötar, minskar värmeöverföringen och bidrar till att förebygga termisk rusning. Vanliga material är silikon för beständighet mot höga temperaturer, epoxi för stark vidhäftning och polyuretan för kostnadseffektiv, mjukare isolering; materialet väljs efter de specifika prestandakraven.
Slutsats: Att bygga en säkrare framtid för elbilar
Framsteg inom eldfasta material förändrar säkerheten i elbilsbatterier genom att hantera riskerna med bränder i litiumjonbatterier. Lösningar som bioslöslig matta, eldstadsskiva och aluminiumklädd isolering för rökgaskanaler gör det möjligt för elbilstillverkare att skapa mer robusta och säkra batterisystem.
Detta integrerade arbetssätt med eldfasta material förbättrar värmehanteringen och batterisäkerheten, stärker förtroendet för elbilstekniken och stöder hållbara transporter. Genom att införa avancerade säkerhetsåtgärder sätter elbilsbranschen nya standarder och banar väg för en grönare och säkrare framtid för transportsektorn.
