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EV用リチウムイオン電池パックの効果的な熱管理ソリューション
リチウムイオン電池の性能、寿命、安全性は、動作温度と本質的に関連しています。効果的な熱管理システム（TMS）は、これらのバッテリーパックの性能、安全性、寿命を確保する上で不可欠です。その重要性は多岐にわたります。
安全保証: 高温（通常60℃以上）になると、バッテリー内部のセパレーターが溶解し、短絡が発生する可能性があります。これにより熱暴走が引き起こされ、火災や爆発につながる壊滅的な事態を引き起こす可能性があります。
パフォーマンスの維持: バッテリーは、最適な温度範囲（通常20℃～40℃）でのみ、最高の充放電効率で動作します。低温では内部抵抗が増加し、出力と容量が急激に低下します。高温では不可逆的な化学反応が加速され、容量が永久的に低下します。
長寿命: 研究によると、動作温度が10℃上昇するごとに、バッテリーの劣化率は約2倍になります。精密な温度管理により、バッテリーを理想的な温度範囲内に維持し、パックの使用可能寿命を大幅に延ばすことができます。
温度均一性: パック内の個々のセル間の温度勾配が大きいと、「バケツリレー効果」が発生し、一部のセルが過充電または過放電を起こし、パック全体の性能低下と劣化が加速します。優れた熱管理には、セル間の温度差を最小限に抑える必要があります（理想的には5℃未満）。
バッテリーシステムのさまざまな領域を対象とした戦略
一般的なバッテリー パックは、熱管理の重要な 3 つのレベルに分けられ、それぞれに異なる戦略が必要です。
レベル 1: セルレベル - 中心となるのは「熱の吸収と伝導」です
目標: 充放電サイクル中に発生する熱を素早く吸収し、効率的に放熱します。これにより、セル全体の温度が均一になり、局所的な高温の発生を防ぎます。
チャレンジ: セル間およびセルアセンブリ内には隙間が存在します。空気は熱伝導率が低いため、これらの隙間は効率的な熱経路を形成する材料で埋める必要があります。
戦略:
サーマルシリコンパッド:
場所: セル間の大きな隙間（通常 0.5mm - 3mm）や、セルとサイド プレート/エンド プレート間の隙間を埋めます。
利点: 高い熱伝導率（1.5W/mK、2.0W/mK、3.0W/mKなどから選択可能）、高い圧縮性（許容誤差を吸収し、振動を吸収）、そして優れた電気絶縁性をバランス良く備えています。大きな隙間を埋め、構造的なサポートを提供するための最適な選択肢です。
値: セルから熱を直接伝導し、温度の均一性を高めてホットスポットを防ぎます。
相変化材料（PCM）:
場所: 円筒形セルに巻き付けるか、角柱形セルやポーチ型セルの間に充填します。
利点: 革新的なソリューションです。通常動作中、PCMは固体状態で熱を伝導します。セル温度がPCMの融点（例：45℃）に達すると、PCMは融解する際に大量の潜熱を吸収し、急激な温度上昇を効果的に抑制し、重要な安全バッファーとして機能します。
値: 「インテリジェントな」熱管理を可能にし、一時的な高出力イベント（急加速など）によるピーク熱発生の処理に最適で、熱暴走を防ぐための重要な材料です。
熱伝導性両面テープ:
場所: 温度センサー、FPC/PCB サンプリング ボード、その他の小型コンポーネントをセル表面またはバスバーに直接しっかりと取り付けます。
利点: 強力な接着力と熱伝導性の両方を備え、センサーがセルの実際の温度を正確に測定できるようにし、エアギャップによる不正確さを回避します。
レベル 2: モジュールとパック レベル - 中心となるのは「熱伝達と温度の均一化」です。
目標: モジュール内の複数のセルから集められた熱をパックの冷却システム（液体冷却プレート、エアチャネルなど）に効果的に伝達し、モジュール間およびパック全体の温度平衡を確保します。
戦略:
熱伝導シリコンテープ:
場所: 個々のセルまたは小さなモジュールに巻き付けられます。
利点: 基本的な電気絶縁と熱保護を提供します。薄く、柔軟性があり、施工が容易なため、セル群の初期結束、絶縁、および軽度の温度均一化に最適です。
サーマルシリコンパッド（再考）:
場所: モジュール ベースと液体冷却プレートの間、バッテリー モジュールとパックの下部ケースの間。
利点: これは最も重要な用途の一つです。精密機械加工された表面であっても、微細な隙間は残ります。サーマルパッドはこれらのミクロンサイズの隙間を埋め、界面熱抵抗を最小限に抑え、冷却効率を最大化します。大面積への適合性を確保するには、硬度が低く圧縮率の高いパッドを選択することが重要です。
熱ギャップフィラージェルまたは高伝導性シリコンパッド:
場所: 高度に自動化された生産ラインで、セル/モジュールと冷却プレートの間に塗布またはスクリーン印刷されます。
利点: 液体塗布により、凹凸のある表面の隙間を完璧に埋めることができ、熱接触抵抗をほぼゼロに抑えます。硬化すると、弾力性と衝撃吸収性に優れたエラストマーを形成します。最高の熱効率が求められる高級車に最適です。
レベル 3: 外部環境へのパック - 主な焦点は「究極の放熱と隔離」です
目標: 冷却システムを介して蓄積された熱を外部環境に放散します。同時に、バッテリーパックのケースには、内部セルを過酷な環境条件（夏の直射日光、冬の寒さなど）から保護するための断熱性が求められます。
戦略: バッテリー パック内部に断熱材を使用することで、外部環境温度が内部コア温度に与える影響を軽減します。
当社素材の応用範囲の拡大（潜在的開発）:
エアロゲルブランケット:
場所: バッテリーパックの上部カバーの内側表面にラミネート加工したり、モジュール間のバリアとして使用します。
利点: 最先端の断熱材です。ナノポーラス構造により熱伝達を効果的に遮断します。単一セルで熱暴走が発生した場合、エアロゲルは隣接するモジュールやパックカバーへの熱の伝播を大幅に遅らせ、乗員の安全確保に不可欠な時間を稼ぐことができます。
推奨事項: エアロゲル ソリューションを当社の既存の導電性材料ポートフォリオと統合することで、「運用熱管理」から「熱暴走保護」までの完全なスイートを提供できるようになります。
結論
当社のポートフォリオを体系的かつ戦略的に適用することにより、熱伝導性シリコンパッド、相変化材料、熱伝導性シリコンテープ、熱伝導性テープ、電気自動車のバッテリーパック用の包括的、効率的、かつ安全な熱管理システムを構築できます。
細胞レベルで: PCM と サーマルパッド 発生源での効率的な熱吸収と伝導を可能にします。
モジュールレベル: サーマルパッド と ギャップフィラー 冷却システムとのインターフェース接触を最適化し、放熱を最大限に高めます。
システムレベル: サーマルテープ と 導電性テープ 補助部品を固定し、絶縁します。
EV用リチウムイオンバッテリーパックの熱管理ソリューションについては、豊富なソリューションをご用意しております。さらに詳しい情報をご希望の場合は、お気軽にお問い合わせください。いつでもお待ちしております。