Lithium-ionaccu's voeden een breed scala aan moderne technologieën, van smartphones tot elektrische voertuigen (EV's). Door het brede gebruik ervan is er echter meer aandacht gekomen voor veiligheidsrisico's, vooral voor het gevaar van thermische runaway: een kettingreactie waarbij interne oververhitting kan leiden tot ontbranding en hevige branden die moeilijk te blussen zijn.
De huidige trends laten een stijging zien van het aantal branden met lithium-ionaccu's. Alleen al in het Verenigd Koninkrijk meldden brandweerkorpsen in 2023 een stijging van 46% van dit soort branden ten opzichte van het jaar ervoor, bij apparaten zoals e-bikes, elektrische steps en elektrische auto's. Dit onderstreept de dringende behoefte aan geavanceerde veiligheidsmaatregelen die deze risico's effectief beperken.
Hoe vuurvaste materialen de kettingreactie onderbreken
Thermische runaway ontstaat wanneer een lithium-ionaccu beschadigd raakt of kortsluiting maakt. Dit zet een terugkoppelingslus van warmte en chemische reacties in gang die kan leiden tot brand of explosie. In accupakketten van elektrische voertuigen (EV's), die uit veel onderling verbonden kleine cellen bestaan, kan een probleem in één cel zich snel door het hele pakket verspreiden als deze niet goed is geïsoleerd.
Vuurvaste materialen spelen een belangrijke rol bij het beperken van thermische runaway. Ze bieden een hoge hittebestendigheid en werken als fysieke barrières die helpen om de verspreiding van warmte en vlammen tegen te houden en te onderdrukken. Deze materialen verhogen de brandveiligheid doordat ze de voortplanting van thermische runaway vertragen en inzittenden kostbare tijd geven om het voertuig te verlaten.
Hoewel geen enkele technologie thermische runaway volledig kan voorkomen, verbetert de toepassing van vuurvaste materialen in accusystemen van elektrische voertuigen en industriële opslagvoorzieningen de brandbeheersing en het thermisch beheer aanzienlijk. Dit artikel bespreekt belangrijke vuurvaste oplossingen die zijn ontwikkeld om de veiligheid van lithium-ionaccu's te vergroten en de gevolgen van thermische runaway in elektrische voertuigen en industriële opslagomgevingen te beperken.
Belangrijke vuurvaste oplossingen voor brandbeveiliging van lithiumaccu's
Calciumsilicaat-isolatieplaat
Toepassing: De calciumsilicaatplaat van Vitcas is dankzij de hittebestendige en isolerende eigenschappen zeer geschikt voor het bekleden van accuruimtes in elektrische voertuigen. Deze isolatieplaat is bestand tegen hoge temperaturen tot 1100 °C en kan dienen als betrouwbare thermische barrière.
Voordelen:
- Deze platen verhogen de thermische stabiliteit doordat ze de verspreiding van warmte tussen cellen tegengaan. Zo verbeteren ze de veiligheid en verlengen ze de levensduur van de accu in omgevingen met hoge temperaturen.
- De haardbouwplaat biedt effectieve thermische isolatie, beperkt overmatige warmteoverdracht en verhoogt de veiligheid van de accu.
Biologisch oplosbare isolatiedeken met aluminiumfolie
Toepassing: De biologisch oplosbare deken van Vitcas met aluminiumfolie dient als thermische barrière in accusystemen van elektrische voertuigen. De kern van biologisch oplosbare vezels zorgt voor isolatie en bestendigheid tegen extreme temperaturen, terwijl de aluminiumfolie stralingswarmte reflecteert. Daardoor is het materiaal geschikt voor plaatsing tussen cellen of als buitenlaag van accupakketten.
Voordelen:
- Bestand tegen hoge temperaturen tot 1200 °C en voorkomt verspreiding van warmte tijdens thermische runaway.
- De aluminiumfolie verbetert de warmtereflectie en warmtebeheersing.
- Licht van gewicht, eenvoudig te installeren en milieuvriendelijk, waardoor het effectief thermisch beheer biedt zonder een aanzienlijke gewichtstoename.
Isolatie met aluminium bekleding
Toepassing: Het isolatievilt van Vitcas met aluminium bekleding is ideaal voor het omwikkelen van accupakketten van elektrische voertuigen of afzonderlijke cellen. Het biedt een extra laag thermische bescherming om warmte te beheersen en thermische runaway te helpen voorkomen. De laag aluminiumfolie werkt als een extra beschermend schild dat stralingswarmte reflecteert.
Voordelen:
- Vermindert de warmteoverdracht tussen cellen en omliggende componenten.
- Licht en flexibel, waardoor het eenvoudig kan worden toegepast in compacte accuruimtes.
- Verhoogt de veiligheid doordat het werkt als een hittebestendig thermisch schild tot 550 °C (de hittebestendigheid van de aluminiumfolielaag is 300 °C).
Brandbeveiliging van lithiumaccu's in industriële opslagomgevingen
In industriële omgevingen, zoals fabrieken en magazijnen, vraagt brandbeveiliging van lithium-ionaccu's om een combinatie van vuurvaste oplossingen:
Calciumsilicaat-isolatieplaat
Toepassing: De calciumsilicaat-isolatieplaat van Vitcas is ideaal voor het bekleden van wanden, vloeren en plafonds van opslagruimtes voor lithiumaccu's. Zo ontstaat een hittebestendige en duurzame barrière voor brandbeveiliging.
Voordelen:
- Biedt uitstekende thermische isolatie en beperkt de warmteoverdracht tussen opgeslagen accu's.
- Behoudt de structurele integriteit bij hoge temperaturen tot 1100 °C en zorgt daarmee voor langdurige betrouwbaarheid.
- Licht van gewicht en eenvoudig te installeren, geschikt voor op maat ontworpen opslagruimtes.
Biologisch oplosbare isolatiedeken met aluminiumfolie
Toepassing: De biologisch oplosbare deken van Vitcas met aluminiumfolie is bedoeld voor het omwikkelen en isoleren van afzonderlijke lithiumaccupakketten en biedt uitstekende thermische isolatie en warmtebeheersing binnen opslagunits.
Voordelen:
- Vormt een hittebestendige barrière tot 1200 °C, isoleert accupakketten en beperkt de verspreiding van warmte.
- De aluminiumfolielaag reflecteert stralingswarmte en verbetert zowel de warmtebeheersing als het thermisch beheer.
- Licht, flexibel en eenvoudig aan te brengen, waardoor een efficiënte opslagindeling mogelijk is.
Isolatie met aluminium bekleding
Toepassing: Het met aluminiumfolie beklede vilt van Vitcas is ideaal voor het omwikkelen van accuruimtes of complete opslagunits en dient als effectief schild tegen stralingswarmte en als thermische isolatie. Het isolatievilt is bestand tot 550 °C, terwijl de aluminiumlaag bestand is tot 300 °C.
Voordelen:
- Combineert betrouwbare thermische isolatie met reflectie van stralingswarmte en vermindert warmteopbouw.
- Flexibel en eenvoudig te installeren, waardoor het zich aanpast aan verschillende opslagconfiguraties.
- Licht en duurzaam, en biedt een extra laag thermische bescherming voor systemen voor de opslag van lithiumaccu's.
Tip van de expert: Een juiste compartimentering van opslagunits beperkt de verspreiding van warmte en vlammen tussen accu's. Deze aanpak zorgt voor effectieve brandbeveiliging, verhoogt de veiligheid van personeel en apparatuur en vermindert het risico op brandschade in ruimtes waar lithium-ionaccu's worden opgeslagen.
Bescherming tegen thermische runaway in elektrische voertuigen
Thermische barrières
Combineer voor een geïntegreerde oplossing een biologisch oplosbare deken met vuurvaste bekleding, zoals met aluminium beklede rookgasafvoerisolatie, om thermische barrières in accuruimtes te creëren. Deze thermische barrières helpen de warmteoverdracht tussen cellen te beperken en geven inzittenden bij brand in een lithium-ionaccu meer tijd om het voertuig of de opslagruimte veilig te verlaten.
Afdichten van openingen
Een goede afdichting voorkomt dat branden in lithiumaccu's zich binnen het accupakket verspreiden. Nieuwe innovatieve oplossingen richten zich op het creëren van een afgedichte behuizing die waterdicht is en kortsluiting voorkomt. Dit vraagt om een zorgvuldige beoordeling van het afdichtvlak van het accupakket, dat moet aansluiten op de constructie van de behuizing en de afdichtring. Nauwkeurige bewerking van het bovenste deksel en het onderste deel van de accubehuizing is essentieel om dit te bereiken. Daarnaast helpt het aanbrengen van een afdichtmiddel, zoals Vitcas CFA Adhesive, op de te verbinden metalen delen en het gebruik van compressieafdichtingen van geschikte materialen, zoals EPDM-rubber, om een luchtdichte en hittebestendige thermische barrière te behouden.
Nieuwe trends in veiligheidsontwerp voor elektrische voertuigen
Fabrikanten nemen steeds vaker innovatieve materialen op in veiligheidsontwerpen voor accu's, waaronder:
Compressiepads:
- Compressiepads bieden structurele ondersteuning en brandbeveiliging voor pouchcellen. Ze behouden de thermische en elektrische verbinding in lithium-ionaccupakketten en maken tegelijk uitzetting mogelijk tijdens het laden of bij extreme temperaturen. Onderzoek laat zien dat het toepassen van lage tot middelhoge druk (0,08 MPa tot 0,4 MPa) de levensduur van de accu kan verlengen door het verouderingsproces te optimaliseren. In combinatie met hittebestendige, onbrandbare lagen verhogen compressiepads ook de veiligheid door isolatie tegen thermische runaway. Dit is een belangrijke eigenschap bij grote accupakketten voor elektrische voertuigen die gevoelig zijn voor oververhitting. Deze extra bescherming helpt risico's te beperken en beschermt tegelijkertijd de inzittenden van het voertuig.
Inkapselingsschuimen:
- Inkapselingsschuimen bieden lichte thermische isolatie en structurele integriteit voor accupakketten met cilindrische cellen. Ze beschermen accucellen tegen schokken, verminderen warmteoverdracht en helpen thermische runaway te voorkomen. Veelgebruikte materialen zijn onder meer siliconen voor bestendigheid tegen hoge temperaturen, epoxy voor een sterke hechting en polyurethaan voor kosteneffectieve, zachtere isolatie; elk materiaal wordt gekozen op basis van de specifieke prestatie-eisen.
Conclusie: bouwen aan een veiligere toekomst voor elektrische voertuigen
Vooruitgang op het gebied van vuurvaste materialen verandert de veiligheid van accu's in elektrische voertuigen door de risico's van branden met lithium-ionaccu's aan te pakken. Oplossingen zoals biologisch oplosbare dekens, haardbouwplaten en aluminium rookgasafvoerisolatie stellen fabrikanten van elektrische voertuigen in staat robuustere en veiligere accusystemen te ontwikkelen.
Deze geïntegreerde aanpak met vuurvaste materialen verbetert het thermisch beheer en de accuveiligheid, versterkt het vertrouwen in technologie voor elektrische voertuigen en ondersteunt duurzaam vervoer. Door geavanceerde veiligheidsmaatregelen toe te passen, zet de sector voor elektrische voertuigen nieuwe normen en maakt zij de weg vrij voor een groenere en veiligere toekomst van mobiliteit.
