As baterias de iões de lítio alimentam uma vasta gama de tecnologias modernas, desde smartphones até veículos elétricos (VE). No entanto, a sua utilização generalizada chamou a atenção para riscos de segurança, em especial o perigo de fuga térmica — uma reação em cadeia em que o sobreaquecimento interno pode levar à ignição e a incêndios intensos, difíceis de extinguir.
As tendências atuais mostram um aumento do número de incêndios em baterias de iões de lítio. Só no Reino Unido, os corpos de bombeiros comunicaram em 2023 um aumento de 46% destes incêndios face ao ano anterior, em equipamentos como bicicletas elétricas, trotinetes elétricas e veículos elétricos. Isto evidencia a necessidade urgente de medidas de segurança avançadas que reduzam eficazmente estes riscos.
Como os materiais refratários interrompem a reação em cadeia
A fuga térmica ocorre quando uma bateria de iões de lítio fica danificada ou sofre um curto-circuito, desencadeando um ciclo de realimentação de calor e reações químicas que pode provocar incêndio ou explosão. Nos módulos de baterias de veículos elétricos (VE), compostos por muitas pequenas células interligadas, um problema numa única célula pode propagar-se rapidamente a todo o conjunto se não houver isolamento adequado.
Os materiais refratários desempenham um papel essencial na limitação da fuga térmica, pois oferecem elevada resistência ao calor e funcionam como barreiras físicas que ajudam a conter e a reduzir a propagação do calor e das chamas. Estes materiais aumentam a segurança contra incêndios ao abrandar a propagação da fuga térmica e ao dar aos ocupantes tempo precioso para abandonar o veículo.
Embora nenhuma tecnologia consiga impedir totalmente a fuga térmica, a incorporação de materiais refratários nos sistemas de baterias de veículos elétricos e em unidades industriais de armazenamento melhora significativamente a contenção do fogo e a gestão térmica. Este artigo apresenta soluções refratárias essenciais concebidas para aumentar a segurança das baterias de iões de lítio e reduzir os efeitos da fuga térmica em veículos elétricos e em sistemas industriais de armazenamento.
Soluções refratárias essenciais para a proteção contra incêndio de baterias de lítio
Placa isolante de silicato de cálcio
Aplicação: A placa de silicato de cálcio Vitcas é excelente para revestir compartimentos de baterias em veículos elétricos, graças às suas propriedades de resistência ao calor e de isolamento. Esta placa isolante resiste a temperaturas elevadas até 1100 °C e pode funcionar como uma barreira térmica fiável.
Vantagens:
- Estas placas aumentam a estabilidade térmica ao impedir a propagação de calor entre células, melhorando a segurança e prolongando a vida útil da bateria em ambientes de alta temperatura.
- A placa de construção para lareiras proporciona um isolamento térmico eficaz, reduz a transferência excessiva de calor e aumenta a segurança da bateria.
Manta isolante biossolúvel com folha de alumínio
Aplicação: A manta biossolúvel Vitcas com folha de alumínio funciona como barreira térmica em sistemas de baterias de veículos elétricos. O núcleo de fibras biossolúveis assegura isolamento e resistência a temperaturas extremas, enquanto a folha de alumínio reflete o calor radiante, tornando-a adequada para colocação entre células ou como camada exterior de módulos de baterias.
Vantagens:
- Resiste a temperaturas elevadas até 1200 °C e impede a propagação do calor durante a fuga térmica.
- A folha de alumínio melhora a reflexão e a contenção do calor.
- É leve, fácil de instalar e amiga do ambiente, assegurando uma gestão térmica eficaz sem aumentar significativamente o peso.
Isolamento revestido a alumínio
Aplicação: A manta isolante Vitcas revestida a alumínio é ideal para envolver módulos de baterias de veículos elétricos ou células individuais, proporcionando uma camada adicional de proteção térmica para conter o calor e prevenir a fuga térmica. A camada de folha de alumínio funciona como um escudo protetor adicional, refletindo o calor radiante.
Vantagens:
- Reduz a transferência de calor entre células e componentes circundantes.
- É leve e flexível, permitindo uma aplicação fácil em compartimentos de baterias compactos.
- Aumenta a segurança ao atuar como escudo térmico de alta temperatura até 550 °C (a resistência térmica da camada de folha de alumínio é de 300 °C).
Proteção contra incêndio de baterias de lítio em unidades industriais de armazenamento
Em ambientes industriais, como fábricas e armazéns, a proteção contra incêndio de baterias de iões de lítio exige uma combinação de soluções refratárias:
Placa isolante de silicato de cálcio
Aplicação: A placa isolante de silicato de cálcio Vitcas é ideal para revestir paredes, pavimentos e tetos de zonas de armazenamento de baterias de lítio, criando uma barreira resistente ao calor e durável para proteção contra incêndio.
Vantagens:
- Proporciona excelente isolamento térmico e reduz a transferência de calor entre baterias armazenadas.
- Mantém a integridade estrutural a temperaturas elevadas até 1100 °C, assegurando fiabilidade a longo prazo.
- É leve e simples de instalar, adequada para espaços de armazenamento concebidos à medida.
Manta isolante biossolúvel com folha de alumínio
Aplicação: A manta biossolúvel Vitcas com folha de alumínio destina-se a envolver e isolar módulos individuais de baterias de lítio, oferecendo excelente isolamento térmico e contenção do calor dentro das unidades de armazenamento.
Vantagens:
- Cria uma barreira resistente a altas temperaturas até 1200 °C, isolando os módulos de baterias e limitando a propagação do calor.
- A camada de folha de alumínio reflete o calor radiante e melhora a contenção e a gestão térmica.
- É leve, flexível e fácil de aplicar, permitindo uma organização eficiente do armazenamento.
Isolamento revestido a alumínio
Aplicação: A manta Vitcas com folha de alumínio é ideal para envolver compartimentos de baterias ou unidades completas de armazenamento, funcionando como escudo eficaz contra o calor radiante e como isolamento térmico. A manta isolante resiste até 550 °C, enquanto a camada de alumínio resiste até 300 °C.
Vantagens:
- Combina isolamento térmico fiável com reflexão do calor radiante, reduzindo a acumulação de calor.
- É flexível e fácil de instalar, adaptando-se a diferentes configurações de armazenamento.
- É leve e resistente, proporcionando uma camada adicional de proteção térmica para sistemas de armazenamento de baterias de lítio.
Dica de especialista: A divisão correta das unidades de armazenamento em compartimentos separados limita a propagação de calor e chamas entre baterias. Esta abordagem assegura uma proteção contra incêndio eficaz, aumenta a segurança das pessoas e dos equipamentos e reduz o risco de danos causados por incêndio em zonas de armazenamento de baterias de iões de lítio.
Proteção contra a fuga térmica em veículos elétricos
Barreiras térmicas
Para uma solução integrada, combine a manta biossolúvel com um revestimento refratário, como isolamento para condutas de fumos revestido a alumínio, para criar barreiras térmicas nos compartimentos de baterias. Estas barreiras térmicas ajudam a limitar a transferência de calor entre células e, em caso de incêndio numa bateria de iões de lítio, dão aos ocupantes mais tempo para abandonar o veículo ou a zona de armazenamento em segurança.
Selagem de folgas
Uma selagem correta impede a propagação de incêndios em baterias de lítio no interior do módulo de baterias. Novas soluções inovadoras centram-se na criação de uma caixa selada, estanque à água e capaz de evitar curto-circuitos. Isto exige uma avaliação cuidadosa da superfície de vedação do módulo de baterias, que deve ficar alinhada com a estrutura da caixa e com o anel de vedação. Para alcançar este resultado, é essencial a maquinação precisa da tampa superior e da parte inferior da caixa da bateria. Além disso, a aplicação de um vedante, como a cola Vitcas CFA Adhesive, nas peças metálicas unidas, e a utilização de juntas de compressão feitas de materiais adequados, como borracha EPDM, ajudam a manter uma barreira térmica estanque ao ar e resistente ao calor.
Novas tendências no projeto de segurança de veículos elétricos
Os fabricantes estão a integrar cada vez mais materiais inovadores nos projetos de segurança das baterias, incluindo:
Almofadas de compressão:
- As almofadas de compressão fornecem suporte estrutural e proteção contra incêndio para células em bolsa. Mantêm a ligação térmica e elétrica nos módulos de baterias de iões de lítio, permitindo ao mesmo tempo a expansão durante o carregamento ou em temperaturas extremas. A investigação mostra que a aplicação de baixa a média pressão (0,08 MPa a 0,4 MPa) pode prolongar a vida útil da bateria ao otimizar o processo de envelhecimento. Quando combinadas com camadas resistentes ao calor e não combustíveis, as almofadas de compressão também aumentam a segurança através do isolamento contra a fuga térmica — uma característica essencial em grandes módulos de baterias de veículos elétricos propensos ao sobreaquecimento. Esta proteção adicional ajuda a reduzir riscos, protegendo ao mesmo tempo os ocupantes do veículo.
Espumas de encapsulamento:
- As espumas de encapsulamento proporcionam isolamento térmico leve e integridade estrutural para módulos de baterias com células cilíndricas. Protegem as células da bateria contra impactos, reduzem a transferência de calor e ajudam a prevenir a fuga térmica. Entre os materiais comuns incluem-se o silicone para resistência a altas temperaturas, a resina epóxi para uma ligação forte e o poliuretano para um isolamento mais macio e económico; cada um é escolhido de acordo com requisitos específicos de desempenho.
Conclusão: construir um futuro mais seguro para os veículos elétricos
Os avanços nos materiais refratários estão a transformar a segurança das baterias de veículos elétricos ao abordar os riscos de incêndio das baterias de iões de lítio. Soluções como a manta biossolúvel, a placa de construção para lareiras e o isolamento para condutas de fumos revestido a alumínio permitem aos fabricantes de veículos elétricos criar sistemas de baterias mais robustos e seguros.
Esta abordagem integrada baseada em materiais refratários melhora a gestão térmica e a segurança das baterias, reforça a confiança na tecnologia dos veículos elétricos e apoia a mobilidade sustentável. Ao incorporar medidas de segurança avançadas, o setor dos veículos elétricos está a definir novos padrões e a abrir caminho para um futuro dos transportes mais ecológico e seguro.
