El futuro de la transición energética empieza por unas baterías más seguras
Cuando las baterías se sobrecalientan, sólo sobreviven las carcasas más resistentes. Rigurosas pruebas de laboratorio demuestran qué materiales resisten el calor.
El almacenamiento de energía en baterías desempeña un papel crucial en la transición energética mundial. Proporciona un suministro estable de electricidad a partir de fuentes de energía renovables y apoya la electrificación hacia la descarbonización en múltiples industrias. A medida que crece su adopción, también lo hacen los retos en materia de seguridad y fiabilidad.
Las baterías suelen contener componentes reactivos, como metal de litio y electrolitos inflamables. Un daño físico o un fallo eléctrico pueden desencadenar un suceso potencialmente catastrófico. En resumen, el desbordamiento térmico, los cortocircuitos internos, los daños mecánicos y el sobrecalentamiento plantean graves riesgos, como incendios, explosiones y liberación de materiales peligrosos. Para mitigar estos riesgos, es fundamental contar con robustas carcasas de baterías que protejan físicamente las celdas, gestionen el calor y contengan posibles fallos, desempeñando un papel fundamental en la seguridad y el rendimiento generales de los sistemas de almacenamiento de energía.
Arlon® 3160XT supera las pruebas de seguridad
Greene Tweed, consciente del papel fundamental que desempeñan las carcasas de las baterías, llevó a cabo rigurosas pruebas con Arlon® 3160XT, su material patentado de PEEK reticulado y reforzado con vidrio, en comparación con el material de PEEK estándar, mediante la prueba de soplete y arenisca (TaG) conforme a las normas UL 2596. Este ensayo está ampliamente reconocido y se utiliza como prueba de selección estandarizada para evaluar el rendimiento de los materiales de las cajas de las baterías. Simula las condiciones extremas de abuso y fallo a las que se enfrentaría un envolvente de batería durante un evento de fuga térmica, por lo que resulta esencial para validar la seguridad y resistencia de los paquetes de baterías.
En esta prueba se utiliza un soplete especialmente diseñado que puede suministrar una cantidad de calor medida con precisión, lo que da lugar a una temperatura de llama de 1.200 °C y 3 kW (10.000 BTU/h) de energía térmica, al tiempo que dispensa una cantidad predeterminada de arenilla para simular las partículas procedentes del fallo de la batería. Durante la prueba, cada muestra se expone a la llama del soplete durante 15 segundos, seguidos de otros 5 segundos de arenilla y llama combinadas. Este ciclo de 20 segundos se repite 10 veces o hasta que la muestra falla. En el punto de rotura, se registra la temperatura final de la superficie en el lado más alejado de la muestra, lo que ofrece información sobre el comportamiento del material en condiciones extremas.
Arlon® 3160XT superó ampliamente al PEEK estándar en estas pruebas, mostrando un mejor rendimiento de protección térmica con un aumento del 38% en el tiempo hasta el fallo y una reducción del 18% en la temperatura de la superficie en el punto de rotura, en comparación con el PEEK estándar. Esta temperatura superficial más fría significa que se transfiere mucho menos calor a los componentes cercanos.(Consulte el cuadro siguiente para obtener una explicación científica)
De hecho, se transfiere un 90% menos de calor desde la superficie posterior del cupón de prueba a un segundo termopar que está desplazado cierta distancia para representar un componente interno dentro de una carcasa. "El mayor tiempo transcurrido hasta el fallo es un indicador crítico para la seguridad, mientras que la reducción de la temperatura superficial reduce significativamente la transferencia de calor radiativo a los componentes interiores en caso de fuga térmica", afirma Sam Hippe, ingeniero de desarrollo de productos termoplásticos.
Muestras probadas hasta el fallo: Arlon® 3160XT muestra un tamaño de orificio más pequeño sin fusión a su alrededor y un área afectada por el calor reducida, lo que indica un rendimiento térmico mejorado, en comparación con el PEEK estándar.
Elegir los materiales adecuados para las cajas de las baterías es fundamental para garantizar la seguridad, la durabilidad y el rendimiento. Los materiales deben lograr un equilibrio entre solidez, resistencia al fuego, aislamiento eléctrico y peso para proteger las celdas en diversas condiciones. Los materiales avanzados como Arlon® 3160XT ofrecen una solución de alto rendimiento que combina durabilidad ligera, resistencia a la corrosión y propiedades superiores de aislamiento eléctrico, lo que permite diseños más seguros y eficientes a la vez que satisface las demandas cambiantes de las baterías de vehículos eléctricos, almacenamiento en red y otras aplicaciones.
Juntos avanzamos en la seguridad de las baterías
En Greene Tweed combinamos décadas de experiencia en el sector con una ingeniería innovadora para ofrecer materiales que satisfagan incluso los requisitos más exigentes. Tanto si está desarrollando soluciones de vanguardia para baterías como para tecnologías de almacenamiento de energía, nuestros materiales avanzados pueden ayudarle a optimizar el rendimiento y mejorar la seguridad.
Desde diseños personalizados adaptados a sus necesidades exclusivas hasta materiales probados como Arlon® 3160XT, nos comprometemos a ayudarle a alcanzar sus objetivos. Póngase en contacto con nosotros hoy mismo para saber cómo Greene Tweed puede respaldar sus proyectos de baterías e impulsar su éxito.
Comprender la Ciencia
La transferencia de calor por radiación depende de la temperatura de la superficie a la 4ª potencia (q = σT⁴A). Un pequeño descenso de la temperatura de la superficie puede reducir drásticamente la cantidad de calor irradiado. En este caso, Arlon® 3160XT redujo la transferencia de calor radiativo en un 90%, por lo que es mucho mejor para proteger los componentes internos durante eventos térmicos.