Nuevos materiales para la protección de baterías de litio frente a sobrecalientamiento Saint-Gobain TRP

• Con motivo del lanzamiento en Trayma de la gama de materiales para la protección de baterías de vehículos eléctricos explicamos qué es el «Battery Thermal Runaway» – y los riesgos para la seguridad.
• Presentación de las almohadillas contra el sobrecalentamiento térmico de la batería serie TRP de Norseal® Saint-Gobain 

Qué significa Battery Thermal Runaway

«Battery Thermal Runaway» se podría traducir al castellano como «sobrecalentamiento térmico de la batería «.

Este término se refiere a un fenómeno peligroso en el que una batería comienza a sobrecalentarse y luego libera una gran cantidad de energía en forma de calor. Esto puede provocar una reacción en cadena que aumenta aún más la temperatura y la liberación de energía, lo que puede generar una explosión o un incendio.

Es un problema común en las baterías de iones de litio, y puede ser causado por una sobrecarga, cortocircuito, daño físico o exposición a temperaturas extremas.

Riesgos del sobrecalentamiento de la batería – battery thermal runaway

Las baterías de iones de litio son especialmente propensas a un sobrecalentamiento térmico ya que son muy sensibles a las condiciones extremas de temperatura y voltaje. 

Este problema puede ser causado por varios factores, como una sobrecarga, cortocircuito, daño físico, exposición a temperaturas extremas o defectos de fabricación.

Por ejemplo, si una batería se sobrecarga, puede liberar demasiada energía térmica, lo que puede provocar que la temperatura aumente rápidamente y la batería se incendie o explote. De manera similar, si una batería se expone a temperaturas extremas, como el calor excesivo, esto también puede provocar el sobrecalentamiento de la batería. 

Este riesgo es mayor en las celdas de iones de litio de gran formato debido a la mayor capacidad de celdas individuales y la gran cantidad de celdas utilizadas en un paquete. 

La cantidad de liberación de energía causada por daños mecánicos de una celda completamente cargada puede resultar en un considerablemente mayor aumento de la temperatura local seguido de una fuga térmica.

Si bien en las celdas de una batería de litio de un dispositivo electrónico pequeño como un teléfono móvil o un ordenador portátil, un sobrecalentamiento térmico puede producir gas a elevada temperatura y un pequeño fuego, un fallo en la batería de un vehículo eléctrico puede ser catastrófico. 

Estrategias para proteger las baterías de iones de litio

Con el aumento del número de vehículos eléctricos en circulación, los accidentes con vehículos eléctricos son inevitables. 

Las estrategias actuales para proteger las baterías de iones de litio se basan en: 

1. Sistema de gestión de la batería (BMS): El BMS es un circuito integrado que controla y supervisa el rendimiento de la batería, incluida la temperatura. Si se detecta un aumento en la temperatura de la batería, el BMS puede reducir la carga de la batería para prevenir el sobrecalentamiento y reducir el riesgo de incendio o explosión.
2. Materiales y diseño: Los fabricantes están investigando y utilizando materiales y diseños de batería que sean más resistentes al sobrecalentamiento térmico y que puedan soportar mejor las altas temperaturas. También que se adapten a la expansión y contracción de las celdas (lo que a veces se denomina como «respiración»), manteniendo el aislamiento eléctrico y térmico. 
3. Control de la temperatura: Algunos fabricantes incorporan sistemas de enfriamiento en las baterías, como ventiladores o líquidos refrigerantes, para mantener la temperatura de la batería dentro de un rango seguro.
4. Pruebas de seguridad y certificaciones: Los fabricantes someten sus baterías a pruebas rigurosas para asegurarse de que cumplan con los estándares de seguridad y certificaciones internacionales. Estas pruebas incluyen pruebas de sobrecarga, cortocircuito, choque y vibración para evaluar la resistencia de la batería y prevenir el sobrecalentamiento térmico.

En resumen, los fabricantes de baterías de iones de litio están utilizando una combinación de estrategias, desde el diseño y los materiales hasta los sistemas de enfriamiento y las pruebas de seguridad, para proteger las baterías contra el sobrecalentamiento térmico y reducir el riesgo de incendio o explosión.

Almohadillas de protección contra el sobrecalentamiento térmico de la batería serie TRP de Norseal® Saint-Gobain 

La serie TRP de Norseal® es una almohadilla comprimible suave que brinda un alto grado de protección contra eventos de sobrecalentamiento de la batería. 

Características:

Proporciona una fuerza de compresión uniforme a lo largo de toda el ciclo de vida de la batería 

La almohadilla de compresión TRP de Saint-Gobain ayuda a disipar el calor que se genera en la batería. La almohadilla está diseñada para ser compresible, lo que significa que puede adaptarse a la forma de la batería y proporcionar una superficie de contacto uniforme. Esto permite que el calor se disipe de manera más efectiva y reduzca la acumulación de calor en la batería.

Minimiza el riesgo de fuga térmica protegiendo las celdas adyacentes, evitando así un evento en cascada

Cuando ocurre un evento de sobrecalentamiento térmico en una batería de iones de litio, la temperatura puede aumentar rápidamente y generar una gran cantidad de calor.

La almohadilla de compresión TRP de Saint Gobain se coloca entre la batería y el compartimento de la batería para proporcionar una barrera termoaislante que reduce la transferencia de calor y evita que el calor se propague a otras partes del dispositivo. Esto ayuda a prevenir una reacción en cadena que podría generar una explosión o un incendio.

Excelente resistencia a la deformación por compresión

Aplicaciones de las almohadillas para celdas de batería serie TRP de Norseal® Saint-Gobain

• Almohadillas de compresión para paquetes de baterías tipo pouch (batería flexible o batería blanda)

• Almohadillas de amortiguación para paquetes de baterías de celdas de cubierta dura – baterías de iones de litio cilíndricas. 

• Almohadillas entre módulos para contener eventos de fuga térmica

Formatos y espesores de la serie TRP

La almohadilla de compresión TRP de Saint Gobain está disponible en 2.0, 3.2 y 4.78 mm. 

En Trayma, convertimos materiales de Saint Gobain de acuerdo a las especificaciones de nuestros clientes. En nuestro Trayma Converting Center podemos: 

• Cortar el material con la forma exacta deseada desde plano CAD. 
• Personalizar el formato y presentación para simplificar su aplicación en el producto final
• Testeo y elaboración de prototipos, documentación y soporte en la certificación (interna / externa) del producto 
• Departamento de P&D y laboratorio interno
• Personalización del etiquetado, embalaje, elaboración de kits…

Conclusión

El sobrecalentamiento térmico de la batería es un problema grave que puede provocar incendios o explosiones peligrosas. Es importante tomar medidas de seguridad adecuadas para prevenir este problema.

En resumen, una almohadilla de compresión Saint-Gobain TRP puede ayudar a prevenir el sobrecalentamiento térmico de la batería en caso de un evento de este tipo al proporcionar aislamiento térmico y ayudar a disipar el calor generado en la batería.

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