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/熱暴走の伝播からの保護

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熱暴走の伝播を示す、一列に並んだバッテリーセルのイメージ。中央の3セルは過熱を示す赤色で発光し、周囲のセルは青色を維持している。セルグループ間には、隣接セルへの熱伝播を抑える薄型断熱バリアが配置されている。

高圧縮下 でも性能を維持するサーマルバリア

エネルギー密度の向上に伴って角形セルの高圧縮化が進む中、従来のセル間断熱材では、長時間にわたる荷重下で熱抵抗を維持することが難しくなっています。

エアロゲル複合材やシリコーンフォームでは、高圧力下で性能低下や寸法クリープが生じることがあり、熱暴走の伝播を抑制するには厚さや安全マージンを増やさざるを得ません。

高密度設計に、圧縮に負けない熱保護を

ゴア バッテリーインシュレーション(GBI)は、1,000 kPa超の圧力下でも圧縮永久歪みを0.5%未満に抑えることで、高い熱抵抗を維持します。高いスタック圧下でもセル間のバリア性能を長期にわたって維持すると同時に、薄型のため体積密度は損ないません。加工が容易で、クリーンで効率的なバッテリーモジュール製造にも貢献します。

バッテリー寿命を通じて持続する性能

ゴア バッテリーインシュレーションは、高密度なセル構造における長期にわたるスタック圧下でも、その寸法安定性と断熱性能を維持します。

  • 荷重下での圧縮永久歪み0.5%未満
  • 熱伝導率50 mW/m·K未満
  • 厚さ1 mm未満(省スペース設計に対応)
  • 発塵がなく柔軟性に優れ、打ち抜き加工および接着に対応

バリア性能を長期にわたり維持できるため、厚さの追加や熱伝播に対する安全マージンを増やす必要がなく、コンパクトな設計が可能になります。

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熱抵抗(R) = 厚さ(L)/熱伝導率(k)を示す図。下部には、2つのバッテリーセルの間に厚さ「L」の断熱層を挟んだ断面図を掲載している。矢印は、断熱層を圧縮する熱の流れを示している。

他のサーマルバリアとの比較

高エネルギー密度のバッテリーパックでは、セル間材料に継続的な機械的荷重がかかります。サーマルバリアが長期間にわたり圧縮されて厚さが減少すると、セル間での熱伝播リスクが高まります。そのため、長期的な熱保護には、荷重下でも断熱材の耐久性と厚さを維持することが重要です。

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フォームパッド、マイカなどの硬質無機層、エアロゲルパッド、ゴア バッテリーインシュレーションを対象に、複数の性能基準で比較した表。評価項目は、常温熱伝導率、圧縮下での熱抵抗、寿命期間にわたる機械的安定性、高温安定性、充放電サイクル・膨張下での耐久性、取り扱い時のクリーン性、組み込みやすさ、エネルギー密度への影響。緑のチェックは高性能、オレンジのドットは中程度の性能を示す。

バッテリーパック全体の熱保護

ゴア バッテリーインシュレーションは、持続的な圧縮下でも充放電による繰り返し荷重下であっても、パック全体の熱保護性能と構造的な安定性を維持します。

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バッテリー用断熱材の変形挙動を比較した応力-ひずみ曲線。ゴア バッテリーインシュレーション(赤)は、わずかなひずみで高い応力に達し、圧縮に対する高い耐性を示す。一方、エアロゲルA(グレー)およびエアロゲルB(黒)は大きく変形し、同等の応力に近づくまでに約35~40%のひずみに達する。

荷重下での圧縮特性

エアロゲルと比較して、ゴア バッテリーインシュレーションは高圧下でもひずみを低く抑えます。

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「模擬熱暴走試験結果」というタイトルのグラフ。厚さ2 mmの断熱材における、印加圧力(kPa)に対する平均最大裏面温度(℃)を示している。コルク、エアロゲルA、エアロゲルBは圧力の上昇に伴い温度が上昇する一方、ゴア バッテリーインシュレーションは最も低い温度を維持し、1,000 kPaでも約140~160℃にとどまる。他材料が高温域(赤)に達する中でも、安全域(緑)を維持している。

実環境を想定した試験

模擬熱暴走試験において、ゴア バッテリーインシュレーションは圧力が上昇しても裏面温度を安定して低く保ちました。


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サンプルをご用意しています。実環境でその性能をご確認ください。
 

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緑のテクスチャ背景に置かれたゴア GBIフラットシートの製品拡大写真