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バッテリーの断熱

EVバッテリーおよびエネルギー貯蔵熱保護用ポリイミドフォーム

証明書

UL 9540A

一般的な密度

28-32kg/m3


リチウムイオン電池の安全性を確保する軽量断熱材

JLON ポリイミド フォームは、要求の厳しいリチウムイオン電池用途向けに開発された軽量で柔軟な断熱材です。


組み合わせており 断熱性、難燃性、圧縮回復性、電気絶縁性を1 つの材料に 、従来の硬質断熱材だけではバッテリーセルの膨張や組み立て公差に対応できない用途に特に適しています。


JLON PI フォームは使用できます。 、セル レベルからバッテリー パック レベル、電気自動車バッテリーや定置型バッテリー エネルギー貯蔵システム (BESS) などのエネルギー貯蔵キャビネット レベルまで

バックグラウンド
軽量断熱材

代表的な用途

セル間の熱障壁

リチウムイオン電池セルスペーサー

EVバッテリーモジュールの絶縁

バッテリーパックの底部、側面、および上部のライナー

モジュールから筐体までの断熱層

バッテリーの熱暴走伝播バリア

エネルギー貯蔵電池パックの絶縁

BESS キャビネットの壁とドアの断熱材

BESS キャビネットの壁とドアの断熱材

粘着剤付きPIフォームコンポーネント

JLONコア材質

バッテリー設計に推奨される材料が必要ですか?

セルの種類、利用可能な厚さ、動作温度、圧縮要件をお送りください。

バッテリーの断熱がより重要になっている理由

より高いエネルギー密度とますますコンパクトなバッテリー構造により、受動的な熱保護に対する要求が高まります。

熱暴走が発生すると、1 つのリチウムイオン電池で発生した熱が隣接する電池に急速に伝わる可能性があります。したがって、熱伝達を低減し、熱伝播を遅らせるために、セル、モジュール、および周囲の構造の間に断熱材が使用されます。

同時に、リチウムイオン電池は充放電サイクルを繰り返すと膨張および収縮します。

これにより、エンジニアリング上のさらなる課題が生じます。

バッテリーの熱バリアは、セルの膨張に対応し、制御された圧縮を維持しながら、熱を遮断する必要がある場合があります。

ul-9540a-リファレンス
マイカなどの硬い材料は優れた高温絶縁性と電気絶縁性を提供しますが、エアロゲルは非常に低い熱伝導率を提供します。ただし、これらの素材は、圧縮管理に必要な弾性を常に提供するとは限りません。

ここで、柔軟なポリイミドフォームがさまざまな特性の組み合わせを提供します。

1つのバッテリーに4つの機能を提供する断熱材

1.断熱性

JLON PI フォームは、隣接するバッテリーセルと他のバッテリーパックコンポーネント間の熱伝達を軽減します。


一般的なバッテリーグレードのテストデータでは、およそ次の熱伝導率が示されています。


0.04W/(m・K)


このため、PI フォームは、機械的柔軟性と組み合わせた軽量の断熱層を必要とする用途に適しています。

2.熱暴走伝播保護

PI フォームは、受動的熱保護システムの一部としてバッテリーセルまたはモジュールの間に取り付けることができます。


異常な加熱または熱暴走が発生した場合、この材料は隣接するコンポーネントへの熱伝達を低減し、熱エネルギーが隣接するセルに到達するまでの時間を延長します。


バッテリー絶縁サンプルテストでは:


ホットサイド温度: 650°C

低温側最高温度:約172℃


バッテリーシステムの実際の熱保護性能は、材料の厚さ、密度、圧縮比、セルの化学的性質、パックの設計、および暴露条件によって異なります。


このため、熱暴走性能は、お客様の実際の設計条件の下で、セル、モジュール、またはパックのレベルで常に検証する必要があります。

3.セルの拡張と圧縮の管理

バッテリーセルは、充電、放電、および長期サイクル中に寸法変化を経験します。


柔軟なポリイミドフォームは圧縮下で変形することができ、次のことに役立ちます。

細胞の膨張を吸収する

組み立て公差を補正する

コンポーネント間の隙間を減らす

接触圧力を維持する

振動時のクッション性を提供する

繰り返しサイクル中に熱分離を維持

テストされたバッテリーグレードの PI フォームサンプルは次のことを示しました。

25%/40% 押し込み率:0.45

65%/40% 押し込み率:4.0


この圧縮挙動により、材料は断熱層としての機能を維持しながら、変化するセル寸法に適応することができます。

ソースバッテリーのドキュメントでは、セルの膨張や組み立て公差の補償と熱分離を組み合わせる方法として、フレキシブル PI フォームを具体的に位置づけています。

4.電気絶縁

電気絶縁は、高電圧バッテリー システム内のもう 1 つの重要な要件です。

テストされた一般的なプロパティは次のとおりです。
財産代表的なテストデータ
体積抵抗率10¹⁶~10¹⁷Ω・cm
誘電率 @ 1MHz2.8~3.2
誘電損失 @ 1MHz0.006~0.007
絶縁耐力1.8kV/mm
この熱絶縁性と電気絶縁性の組み合わせにより、PI フォームはバッテリー パック内で複数の機能を実行できます。

細胞間の熱障壁

軟質ポリイミドフォームの最も有望な用途の 1 つは、隣接するリチウムイオン電池間です。


従来のセル間の絶縁には、次のような材料が使用されます。

エアロゲル

マイカ

セラミックファイバー素材

シリコーンフォーム

難燃性PUまたはEVAフォーム

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各マテリアルは問題の異なる部分を解決します。

エアロゲルは熱伝導率が非常に低いですが、比較的脆く、圧縮回復が限られています。

マイカは優れた高温絶縁性と電気絶縁性を備えていますが、硬く、セルの大幅な膨張に対応できません。

従来のポリマーフォームはクッション性を提供しますが、一般に高温性能は低くなります。

JLON PI フォームは、設計で次のことが必要な場合に特に役立ちます。

断熱性+難燃性+弾性+電気絶縁性
同じコンポーネント内にあります。

EVバッテリーパック用ポリイミドフォーム

電気自動車のバッテリー パックには、追加の重量と占有スペースを最小限に抑えながら熱保護が必要です。
JLON PI フォームは、EV バッテリー パック内の複数の場所で使用できます。

バッテリーセル間

柔軟な PI フォームは、セル間の熱障壁および圧縮層として機能します。


隣接する細胞間の分離を維持しながら、細胞の膨張に対応するのに役立ちます。

バッテリーパック底部

PI フォームは、バッテリー モジュールと下部エンクロージャの間の軽量の断熱層およびクッション層として使用できます。

バッテリーパックの側壁

ダイカット PI フォームコンポーネントをバッテリーモジュールとパックの側壁の間に取り付けて、絶縁と機械的クッションを提供できます。

バッテリーパック上カバー

PI フォームは、断熱、電気絶縁、または軽量クッションが必要な上部カバーの下に使用できます。

モジュールとエンクロージャ間のインターフェース

カスタムカットされたコンポーネントは、バッテリーモジュールと周囲の構造間の熱的分離を維持しながら、組み立て公差を補正できます。


バッテリーアプリケーションの文書には、断熱、クッション、および防火機能を組み合わせることができる適切なPIフォームの位置として、パックの底部、側面領域、および上部カバーの裏地が特定されています。
パイフォームシート

エネルギー貯蔵システム用ポリイミドフォーム (BESS)

バッテリーエネルギー貯蔵システムは、個々のセルやバッテリーパックを超えた別のレベルの熱保護を導入します。


JLON PI フォームは、いくつかの保護レベルにわたって適用できます。


セル → モジュール → バッテリーパック → エネルギー貯蔵キャビネット


これにより、BESS 設置内の複数の熱管理場所に対して 1 つの材料プラットフォームを考慮することができます。

セルおよびモジュールレベル

PI フォームはセルまたはモジュールの間に設置して、以下を提供できます。

熱分離 膨張補償

機械的クッション 電気絶縁

バッテリーパックレベル

エネルギー貯蔵バッテリー パックの内部では、PI フォームが以下の周囲で使用される場合があります。

パック底部 側壁 上部カバー モジュールインターフェース

弾力性と断熱性の組み合わせは、硬い熱バリアがコンポーネントの動きに対応できない場合に特に役立ちます。

エネルギー貯蔵キャビネットの断熱

PI フォームは、エネルギー貯蔵キャビネットのドアや壁構造に組み込むこともできます。

一般的な構築では次のものを使用できます。

金属パネル + PI フォーム断熱材 + 金属パネル

従来の繊維断熱材と比較して、柔軟な PI フォームにはいくつかの実用的な利点があります。

軽量構造

緩んだ繊維がないこと

簡単な型抜き

カスタム形状

優れた耐湿性

断熱性

難燃特性

簡単な組み立て

したがって、次のことが考えられます。

BESS キャビネットドア

電池室の壁

キャビネットのサイドパネル

内部サーマ​​ルパーティション

パックとキャビネットのインターフェース

エネルギー貯蔵源では、セル レベル、パック レベル、およびキャビネット エンクロージャの保護を 3 つの異なる PI フォーム アプリケーション層として具体的に説明しています。

典型的なバッテリーグレードのPIフォームテストデータ

テスト項目状態典型的な結果
熱伝導率23±2℃0.04W/(m・K)
遮熱試験650℃のホットサイド最大。低温側 ≈172°C
交互ストレス試験5~15MPa7%のストレス損失
圧縮永久歪み50%圧縮、50℃×168時間<15%
難燃性GB/T 2408-2021V-0レベル
体積抵抗率代表的なサンプル10¹⁶~10¹⁷Ω・cm
誘電率1MHz2.8~3.2
誘電損失1MHz0.006~0.007
絶縁耐力代表的なサンプル1.8kV/mm
重要: 示されている値は代表的なテスト結果であり、あらゆる密度、厚さ、または製品構成の保証値として扱うべきではありません。最終的な材料の選択は、必要な用途と対応する仕様に基づいて行う必要があります。

PI フォーム vs エアロゲル vs マイカ vs セラミック化シリコン

バッテリーの断熱材の選択は、熱伝導率だけでは決まりません。

材料断熱性柔軟性圧縮回復高温耐性電気絶縁代表的な利点
ポリイミドフォームとても良い素晴らしい素晴らしい素晴らしい素晴らしい多機能保温+クッション層
エアロゲル素晴らしい限定限定素晴らしい良い極めて低い熱伝導率
雲母適度貧しい貧しい素晴らしい素晴らしい堅固な高温電気絶縁体
セラミック化シリコン良い良い良い素晴らしい良い防火および密閉
材質比較表
pi-foam-flame-test

PI フォームが特に適している場合

ポリイミドフォームは、あらゆるバッテリー設計においてエアロゲルやマイカに代わるものではありません。


その主な利点は機能の統合です。


バッテリー設計者が必要とする場合:

断熱 + 圧縮 + クッション + 電気絶縁


PI フォームを使用すると、複数の別々の材料を組み合わせる必要性が軽減されます。


基礎となる比較データは、エアロゲルのより強力で純粋な断熱性能を認識しながら、PI フォームの主な特徴が弾性、軽量、固有の難燃性の組み合わせであることも示しています。

PI フォーム + エアロゲル複合ソリューション

一部のバッテリー設計では、非常に低い熱伝導率と機械的弾力性の両方が必要です。

これらの用途では、PI フォームを他の熱保護材料と組み合わせることもできます。例:

エアロゲル + PI フォーム

エアロゲル層は非常に低い熱伝導率を提供し、PI フォームは圧縮回復と機械的サポートを提供します。

マイカ+PIフォーム

強固な電気的保護と高温保護が弾力性のあるクッション層と組み合わされています。


バッテリーパックがよりコンパクトになり、セルからパック、またはセルからシャーシのアーキテクチャにより利用可能なパッケージングスペースが減少するにつれて、多層遮熱構造の重要性が高まっています。

パイフォームシート

バッテリーパック統合のための柔軟な処理

JLON PI フォームは、バッテリー パックの図面と組み立て要件に従って変換できます。

利用可能な処理オプションは次のとおりです。

シート供給

カスタムの厚さ

カスタム密度

ダイカット

CNC切断

カスタム形状コンポーネント

接着剤付きパーツ

セルスペーサー

バッテリーパックライナー

プレカット取り付けキット

裏面に接着剤が付いている構成により、バッテリーパックの組み立て時の位置決めが簡単になります。
アップロードされたバッテリーのドキュメントには、特にホットプレス/ダイカット部品とオプションの高温接着剤で裏打ちされた構造が含まれています。

なぜ JLON ポリイミドフォームなのか?

JLON は、要求の厳しい熱管理および断熱用途向けの高性能フォーム材料に焦点を当てています。


最高温度定格のみに基づいて材料を選択するのではなく、熱負荷、圧縮、利用可能なスペース、予想される寿命などの完全なバッテリー動作条件に従って PI フォームを評価することをお勧めします。

PIフォーム材質の選択
柔軟な密度と厚さのオプション
バッテリーの遮熱設計サポート
ダイカットコンポーネント
接着剤付きパーツ
カスタム形状
熱伝導率データ
圧縮試験データ
難燃性試験データ
電気絶縁データ
サンプル評価
熱伝導率
最高温度定格のみに基づいて材料を選択するのではなく、熱負荷、圧縮、利用可能なスペース、予想される寿命などの完全なバッテリー動作条件に従って PI フォームを評価することをお勧めします。

FAQ — EVバッテリーおよびエネルギー貯蔵用ポリイミドフォーム

  • バッテリーのサーマルバリアとは何ですか?

    スケッチで作成しました。
    形状は スケッチで作成されます。

    バッテリーの熱バリアは、熱伝達を低減し、熱暴走の伝播を遅らせるために、セル、モジュール、またはその他のバッテリーコンポーネントの間に設置される受動的絶縁層です。

  • リチウムイオン電池セルの間にポリイミドフォームを使用できますか?

    スケッチで作成しました。
    形状は スケッチで作成されます。

    はい。柔軟な PI フォームは、断熱と圧縮回復の両方が必要な場合に特に適しています。

    隣接するセル間の分離を維持しながら、セルの拡張や組み立て公差に対応するのに役立ちます。

  • ポリイミドフォームは熱暴走を防ぐことができますか?

    スケッチで作成しました。
    形状は スケッチで作成されます。

    ポリイミドフォームは、単独で熱暴走を「防ぐ」材料として説明されるべきではありません。

    その機能は、熱伝達を低減し、隣接するコンポーネントへの熱伝播を遅らせることにより、受動的熱保護システムの一部として機能することです。

    最終的な熱暴走性能は、セル、モジュール、パック、またはシステム レベルで検証する必要があります。

  • ポリイミドフォームはEVバッテリーに適していますか?

    スケッチで作成しました。
    形状は スケッチで作成されます。

    はい。一般的な用途には、セル間の熱バリア、バッテリーモジュールの断熱、パックライナー、モジュールと筐体間のクッションと断熱が含まれます。

    低い熱伝導率、圧縮回復、電気絶縁性の組み合わせにより、特に高エネルギー密度のバッテリー パックに適しています。

  • PI フォームは BESS エネルギー貯蔵システムで使用できますか?

    スケッチで作成しました。
    形状は スケッチで作成されます。

    はい。

    PI フォームは、電池エネルギー貯蔵システムのセル、モジュール、パック、キャビネット レベルで使用できます。

    典型的な BESS 用途には、セルスペーサー、パックライナー、キャビネットドア断熱材、エンクロージャ断熱材などがあります。

  • バッテリーの絶縁にはエアロゲルよりもPIフォームの方が優れていますか?

    スケッチで作成しました。
    形状は スケッチで作成されます。

    どちらの素材が普遍的に優れているというわけではありません。

    一般にエアロゲルの熱伝導率は低くなりますが、PI フォームの弾性と圧縮回復性は大幅に向上します。

    したがって、PI フォームは、バッテリーの断熱層が絶縁性と機械的コンプライアンスの両方を提供する必要がある場合に特に役立ちます。

    ハイブリッドエアロゲル + PI フォーム構造も検討できます。

  • PIフォームはマイカより優れていますか?

    スケッチで作成しました。
    形状は スケッチで作成されます。

    マイカは優れた高温絶縁性と電気絶縁性を備えていますが、硬いのが特徴です。

    PI フォームは、柔軟性、クッション性、または細胞膨張の補償が必要な場合に適しています。

    2 つの材料を組み合わせて多層構造にすることもできます。

  • JLONはダイカットバッテリー絶縁部品を供給できますか?

    スケッチで作成しました。
    形状は スケッチで作成されます。

    はい。

    PI フォームはシートとして供給することも、顧客の図面に従ってカスタムのダイカットや CNC カットのコンポーネントに変換することもできます。

    簡単に組み立てられるよう、接着剤付きのパーツも用意されています。

  • 見積もりにはどのような情報が必要ですか?

    スケッチで作成しました。
    形状は スケッチで作成されます。

    必要な厚さ、指定されている場合は密度、寸法、塗布場所、動作温度、圧縮要件、接着剤要件、および予想数量をお知らせください。

    バッテリーセルのアプリケーションの場合、セルの種類と利用可能な間隔も役立ちます。