エアロゲル難燃性包装フィルム メーカー

業界の知識

エアロゲル膜の断熱機構とナノ多孔質構造

抜群の断熱性能で、 エアロゲル難燃性包装フィルム 3 つの熱伝達モードすべてを抑制するナノ多孔質シリカ骨格に由来します。細孔直径が 2 ～ 50 ナノメートルに集中しており、大気圧での空気分子の平均自由行程 (約 70 nm) よりも大幅に小さいため、クヌーセン効果によって気体分子が細孔ネットワーク内に閉じ込められ、気体の熱伝導率が 0.005 W/m・K 未満に低下します。固相伝導は、非常に曲がりくねったシリカ骨格によって妨げられます。シリカ骨格の相互接続された粒子鎖は、膜厚の 100 倍を超える長い熱経路を形成します。 2 ～ 8 μm の波長範囲の赤外線を散乱する二酸化チタンや炭化ケイ素のナノ粒子などの不透明剤を組み込むことで、放射熱伝達が最小限に抑えられます。適切に配合されたエアロゲル フィルムの総熱伝導率は、室温で 0.015 ～ 0.020 W/m・K と低くなり、これは同等の厚さの従来のポリマー発泡体や繊維マットでは匹敵しない値です。

熱伝達の抑制における細孔径分布の重要な役割

エアロゲル難燃性包装フィルム全体にわたって一貫した熱性能を得るには、狭い細孔サイズ分布を維持することが不可欠です。細孔の一部が 100 nm を超えると、より大きな空隙内で局所的な対流が発生し、全体の実効熱抵抗が低下する可能性があります。超臨界 CO₂ 乾燥または表面改質を制御した常圧乾燥に依存する製造プロセスでは、平均細孔径を 40 nm 以下に保ちながら、90 ～ 98% の気孔率を達成します。結果として得られる比表面積（BET 窒素吸着で測定した場合、通常 600 ～ 1000 m²/g）は、断熱効率と難燃性の両方に直接相関します。これは、高い内部表面積が炭化を促進し、火災にさらされた際に可燃性ガスを希釈するためです。

熱暴走伝播シナリオにおける防火性能

新エネルギー電池モジュールでは、単一セルの熱暴走が数秒以内にパックレベルの壊滅的な事態につながる可能性があります。エアロゲル難燃性パッケージ フィルムは、バッテリー管理システムが保護措置を作動させるのに十分な時間、セル間の熱伝達を遅らせる防火中間層として機能します。 UL 2596 テスト プロトコルに従って 600°C のプロパン炎に曝した場合、厚さ 1.0 mm のエアロゲル フィルムは、コールドフェイス温度を 180°C 以下に 10 分間以上維持しますが、シリカ マトリックスは溶けたり垂れたりすることなく寸法安定性を保ちます。この性能は、シリカ本来の不燃性と、粒子間の直接接触による火炎の対流衝突と伝導熱流の両方をブロックする凝集性のセラミックのようなバリアを形成するフィルムの能力によるものです。

表面コーティングのカスタマイズと製造能力

安徽延和新材料有限公司は、広徳経済開発区西部の17エーカーの敷地にあり、2012年以来、特殊ラベル材料、エレクトロニクス産業向けの機能性テープ、およびさまざまな機能性フィルム材料用の接着製品を開発、製造してきました。同社は、顧客のさまざまな表面の機能要件に基づいて、対応する表面コーティングを適用し、正確に設計された表面特性を備えたカスタムエアロゲル難燃性包装フィルムの製造を可能にします。同社は、国内外の大学や科学研究機関との連携を通じて、業界の先進的な新材料研究開発技術とカスタマイズされた製造能力を活用して、機能性材料の統合ソリューションを提供しています。このインフラストラクチャにより、電気自動車のバッテリー パックやエネルギー貯蔵システムで直面する特定の環境課題に対処するオーダーメイドの保護コーティングの適用が可能になります。

環境耐久性を向上させる機能性コーティングのオプション

エアロゲルのベースフィルムは、さまざまな機能層で積層またはコーティングできます。薄いフッ素ポリマーコーティングは、水接触角が 130°を超える疎水性を付与し、湿気の多い環境での熱性能を損なう湿気の吸着を防ぎます。極度の耐摩耗性が求められる用途では、鉛筆硬度を 6H 以上に高めるセラミック充填 UV 硬化ハードコートを適用することができ、セル挿入時やモジュール組み立て時の摩耗からフィルムを保護します。金属化アルミニウムまたは銅のコーティングを物理蒸着によって選択的に適用して、熱と電磁干渉を組み合わせたシールド層を作成することができ、フィルムの軽量特性を維持しながら全体の厚さを 10 μm 未満増加させることができます。

モジュールアセンブリにおける機械的完全性と圧縮復元力

エアロゲル難燃性包装フィルムの軽量かつ高強度の特性は、体積エネルギー密度を最大化するためにセル間の間隔が 1 mm 未満に縮小されることが多いバッテリー モジュールの組み立て時に重要です。高い気孔率にもかかわらず、不織繊維マット担体 (通常はガラスまたは PET 繊維) で強化されたシリカ エアロゲル ネットワークは 0.5 ～ 5 MPa の圧縮弾性率を示し、60°C で 24 時間 50% のひずみまで圧縮した後、元の厚さの 90% 以上を回復できます。この圧縮弾性により、セル ケーシングのわずかな膨張と収縮を引き起こす数百回の充放電サイクル後でも、フィルムが隣接するセル間の熱的および電気的絶縁を確実に維持します。フィルムの引張強度は通常 1 ～ 5 MPa の範囲にあり、バッテリー接続を汚染する可能性のある破れや繊維の脱落がなく、ロールツーロール変換や自動ピックアンドプレース組み立てに十分な取り扱い堅牢性を提供します。

バッテリーの化学的性質および電解質システムとの互換性

バッテリーパック内の化学環境は、多くの有機ベースの絶縁材料が満たすことができない長期的な適合性の要求を引き起こします。エアロゲル難燃性パッケージング フィルムは、酸化雰囲気では最大 600 °C、不活性条件では最大 1000 °C の耐熱性を示しますが、そのシリカの化学的性質は、LiPF₆ 電解質の分解で生成する可能性のあるフッ化水素酸に対して本質的に耐性があります。フィルムをエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、および 1M LiPF6 の混合物に 85°C で 500 時間浸漬する加速老化試験では、質量損失は無視でき、熱伝導率には検出できるほどの劣化は見られません。耐化学腐食特性は、一般的に使用される冷却液、絶縁油、洗浄溶剤にまで及び、電気自動車のバッテリーや定置型エネルギー貯蔵設備の耐用年数全体にわたってフィルムの安定性と耐久性を確保します。

• シリカエアロゲルは、ポリオレフィンフォームの脆化を引き起こす酸化分解メカニズムの影響を受けず、数千回の熱サイクルにわたってその機械的柔軟性を維持します。
• このフィルムにはハロゲン化難燃剤が含まれていないため、アークや持続的な加熱にさらされた場合でも腐食性副生成物が生成されるリスクがありません。
• エアロゲル マトリックスに組み込まれた金属酸化物不透明剤は酸捕捉剤として機能し、劣化した電解質からフィルムに浸透する可能性のある微量の酸性種を中和します。
• カスタム エアロゲル難燃性包装フィルムは、全体の軽量プロファイルを損なうことなく、ガスバリアと追加の火炎シールドの両方として機能する薄いアルミニウム箔層を配合できます。

熱管理システムとの統合戦略

電気自動車のバッテリー パックでは、エアロゲル難燃性包装フィルムが単独のソリューションとして採用されることはほとんどありません。代わりに、液体冷却プレート、相変化材料、および空冷チャネルを補完します。一般的な設計では、エアロゲル フィルムを個々の角柱セルの周囲に巻き付けるか、セル列間の層間セパレーターとして配置し、熱を冷却界面に向けると同時に横方向の火炎伝播を防ぎます。このフィルムの圧縮性により、エアロゲル層が熱クロストークをブロックしながら冷却システムに熱を伝導するギャップ充填サーマルパッドと組み合わせることができます。メーカーは、バスバー接続や通気機能に対応する正確なカットアウトやスリットを備えたダイカット パターンを指定できるため、自動組立ラインへのシームレスな統合が可能になります。これらのカスタム加工されたロールを専門の加工施設から直接供給できるため、パック設計者は未加工のシートストックではなく、すぐに取り付けられるコンポーネントを受け取ることができ、現場での加工と品質のリスクが軽減されます。