鋰離子電池儲能系統(tǒng)被動安全材料選型的核心目標可歸納為以下五個關鍵方面,它們共同構成了系統(tǒng)本質安全的基礎:
一、阻斷熱失控蔓延(核心之核心)
目標:通過材料自身的隔熱、吸熱或物理隔離特性,阻止單個電芯/模組的熱失控事件向相鄰單元擴散。
實現方式:
1、超高隔熱性:選用低導熱系數材料(如氣凝膠、陶瓷纖維)作為電芯/模組間的物理屏障。
2、吸熱緩沖:利用相變材料(PCM)在臨界溫度吸收大量潛熱,延緩溫升。
3、結構隔離:采用阻燃/耐火的隔板(如玻纖增強復合材料、鋼板)分割熱傳播路徑。
二、抑制火災與火焰?zhèn)鞑?/b>
目標:防止熱失控引發(fā)的明火擴散至系統(tǒng)外部或引燃周邊設備。
實現方式:
1、材料不燃/高阻燃性:結構件(箱體、支架)選用金屬或UL94V0級阻燃工程塑料。
2、火焰封堵:防火密封膠/發(fā)泡劑填充縫隙,阻斷火焰竄流路徑(如線纜孔、模塊間隙)。
3、阻火設計:在泄壓通道集成多孔金屬/陶瓷濾芯,冷卻噴出氣體并阻隔明火。
三、安全疏導高溫有毒氣體
目標:可控釋放熱失控產生的高壓、高溫、易燃易爆氣體,避免爆炸風險。
實現方式:
1、定向泄壓:精準選型爆破片/泄壓閥(匹配壓力閾值、流量、耐腐蝕性)。
2、氣體過濾:泄放路徑配置耐高溫濾材,降低氣體溫度、過濾可燃顆粒物。
3、通道密封:防火封堵材料確保氣體僅從設計路徑排出,防止無序泄漏。
四、維持結構完整性與熱防護
目標:在極端熱沖擊下保護關鍵部件(BMS、線纜)功能,防止坍塌或二次災害。
實現方式:
1、高溫結構穩(wěn)定性:箱體/支架材料(如鋼、陶瓷化聚合物)在高溫下保持機械強度。
2、熱輻射屏蔽:隔熱層(氣凝膠、陶瓷氈)包裹敏感元件,隔絕>500°C高溫。
3、防熔融滲透:隔板材料抵抗電芯噴濺熔融金屬的侵蝕(如云母板、陶瓷基復合材料)。
五、最小化環(huán)境與健康危害
目標:降低材料自身及熱失控副產物對環(huán)境和人員的毒性風險。
實現方式:
1、低煙無毒材料:優(yōu)先選用無鹵阻燃劑、陶瓷基材料(燃燒時煙密度低、毒性氣體少)。
2、環(huán)保合規(guī)性:符合RoHS、REACH等有害物質限制標準。
3、可回收設計:材料選擇兼顧全生命周期可持續(xù)性(如金屬>復合材料>塑料)。
總結:核心目標的底層邏輯
被動安全材料的本質是構建多層級防御體系:
第一層(電芯級)→延緩單電芯熱失控(PCM/隔熱層)
第二層(模組級)→阻斷模組內蔓延(高強度隔板+氣凝膠)
第三層(系統(tǒng)級)→抑制火災/氣體爆炸(箱體防火+定向泄壓)
終極目標:將熱失控事件控制在最小單元內,確保系統(tǒng)外部“零火災、零爆炸、無毒氣泄漏”。
關鍵驗證指標:通過UL9540A等標準的熱蔓延測試,證明材料組合可實現模組/整柜級的熱失控隔離。
2025-07-29