Aerogel vlamvertragende verpakkingsfolie Fabrikanten

Kennis van de industrie

Thermische isolatiemechanismen en nanoporeuze structuur van aerogelfilms

De uitzonderlijke thermische isolatieprestaties van Aerogel vlamvertragende verpakkingsfolie is afkomstig van het nanoporeuze silicaskelet, dat alle drie de warmteoverdrachtsmodi onderdrukt. Met poriediameters geconcentreerd tussen 2 en 50 nanometer – aanzienlijk kleiner dan het gemiddelde vrije pad van luchtmoleculen bij omgevingsdruk (ongeveer 70 nm) – vangt het Knudsen-effect gasmoleculen op in het poriënnetwerk, waardoor de gasvormige thermische geleidbaarheid wordt verlaagd tot minder dan 0,005 W/m·K. Vaste-fasegeleiding wordt belemmerd door de zeer kronkelige silica-ruggengraat waarvan de onderling verbonden deeltjesketens een thermisch pad creëren dat meer dan 100 keer langer is dan de filmdikte. De stralingswarmteoverdracht wordt geminimaliseerd door de opname van ondoorzichtig makende middelen zoals nanodeeltjes van titaniumdioxide of siliciumcarbide die infraroodstraling verstrooien in het golflengtebereik van 2-8 μm. De resulterende totale thermische geleidbaarheid van een goed geformuleerde aerogelfilm kan zo laag zijn als 0,015–0,020 W/m·K bij kamertemperatuur, een waarde die ongeëvenaard is door conventionele polymeerschuimen of vezelmatten van vergelijkbare dikte.

Cruciale rol van de poriegrootteverdeling bij de onderdrukking van warmteoverdracht

Het handhaven van een smalle poriegrootteverdeling is essentieel voor consistente thermische prestaties over de gehele vlamvertragende aerogelverpakkingsfilm. Als een fractie van de poriën groter is dan 100 nm, kunnen gelokaliseerde convectiestromen ontstaan ​​in de grotere holtes, waardoor de algehele effectieve thermische weerstand wordt verslechterd. Productieprocessen die afhankelijk zijn van superkritisch CO₂-drogen of drogen bij omgevingsdruk met gecontroleerde oppervlaktemodificatie bereiken porositeiten van 90-98% terwijl de gemiddelde poriegrootte onder de 40 nm blijft. Het resulterende specifieke oppervlak, doorgaans 600–1000 m²/g zoals gemeten door BET-stikstofadsorptie, correleert direct met zowel de thermische isolatie-efficiëntie als de vlamvertraging, omdat een groot intern oppervlak de vorming van verkoling bevordert en brandbare gassen verdunt tijdens blootstelling aan brand.

Prestaties van brandbarrières in scenario's voor thermische op hol geslagen voortplanting

In nieuwe energiebatterijmodules kan de thermische runaway van een enkele cel binnen enkele seconden leiden tot een catastrofale gebeurtenis op pakketniveau. Aerogel vlamvertragende verpakkingsfilm functioneert als een brandwerende tussenlaag die de warmteoverdracht tussen de cellen lang genoeg vertraagt ​​zodat batterijbeheersystemen beschermende maatregelen kunnen activeren. Wanneer onderworpen aan een propaanvlam van 600°C volgens het UL 2596-testprotocol, handhaaft een 1,0 mm dikke aerogelfilm een ​​koudevlaktemperatuur onder de 180°C gedurende meer dan 10 minuten, terwijl de silicamatrix dimensionaal stabiel blijft zonder te smelten of te druipen. Deze prestatie is toe te schrijven aan de inherente onbrandbaarheid van silica en het vermogen van de film om een ​​samenhangende, keramiekachtige barrière te vormen die zowel convectieve vlambotsing als geleidende warmtestroom door direct deeltjes-tot-deeltjescontact blokkeert.

Aanpassing van oppervlaktecoating en productiemogelijkheden

Anhui Yanhe New Material Co., Ltd., gelegen op een terrein van 17 hectare in de Guangde Economic Development Zone West, ontwikkelt en produceert sinds 2012 speciale etiketteringsmaterialen, functionele tapes voor de elektronica-industrie en zelfklevende producten voor verschillende functionele filmmaterialen. Het bedrijf past overeenkomstige oppervlaktecoatings toe op basis van de functionele vereisten van de verschillende oppervlakken van klanten, waardoor de productie van op maat gemaakte aerogel vlamvertragende verpakkingsfilm met nauwkeurig ontworpen oppervlakte-eigenschappen mogelijk wordt. Door samenwerkingen met universiteiten en wetenschappelijke onderzoeksinstellingen in binnen- en buitenland maakt het bedrijf gebruik van de geavanceerde nieuwe materiaalonderzoeks- en ontwikkelingstechnologieën en op maat gemaakte productiemogelijkheden van de industrie om geïntegreerde oplossingen voor functionele materialen te leveren. Deze infrastructuur maakt de toepassing mogelijk van op maat gemaakte beschermende coatings die de specifieke milieu-uitdagingen aanpakken die zich voordoen bij accupakketten en energieopslagsystemen voor elektrische voertuigen.

Functionele coatingopties voor verbeterde milieuduurzaamheid

De basis-aerogelfilm kan worden gelamineerd of gecoat met verschillende functionele lagen. Een dunne fluorpolymeercoating zorgt voor hydrofobiciteit bij watercontacthoeken van meer dan 130°, waardoor vochtadsorptie wordt voorkomen die anders de thermische prestaties in vochtige omgevingen in gevaar zou brengen. Voor toepassingen die extreme slijtvastheid vereisen, kan een met keramiek gevulde, UV-uitgeharde harde laag worden aangebracht die de potloodhardheid verhoogt tot 6H of hoger, waardoor de film wordt beschermd tegen slijtage tijdens het inbrengen van de cel en de module-assemblage. Gemetalliseerde aluminium- of kopercoatings kunnen selectief worden aangebracht via fysieke dampafzetting om een ​​gecombineerde thermische en elektromagnetische interferentie-afschermingslaag te creëren, die minder dan 10 μm aan de totale dikte toevoegt, terwijl de lichtgewichteigenschappen van de film behouden blijven.

Mechanische integriteit en compressieveerkracht bij de assemblage van modules

De lichtgewicht en hoge sterkte-eigenschappen van aerogel vlamvertragende verpakkingsfolie zijn van cruciaal belang tijdens de assemblage van batterijmodules, waarbij de afstand tussen de cellen vaak wordt verkleind tot minder dan 1 mm om de volumetrische energiedichtheid te maximaliseren. Ondanks de hoge porositeit vertoont het silica-aerogelnetwerk, versterkt met een niet-geweven vezelmatdrager (meestal glas- of PET-vezels), een drukmodulus van 0,5–5 MPa en kan het meer dan 90% van zijn oorspronkelijke dikte herstellen na 24 uur bij 60°C te zijn samengedrukt tot 50% spanning. Deze compressieveerkracht zorgt ervoor dat de film een ​​intieme thermische en elektrische isolatie tussen aangrenzende cellen handhaaft, zelfs na honderden laad-ontlaadcycli die een lichte uitzetting en samentrekking van de celomhulsels veroorzaken. De treksterkte van de film, doorgaans tussen de 1 en 5 MPa, zorgt voor voldoende robuustheid bij het omzetten van rol naar rol en geautomatiseerde pick-and-place-assemblage zonder scheuren of vezelverlies waardoor de accuverbindingen kunnen worden verontreinigd.

Compatibiliteit met batterijchemie en elektrolytsystemen

De chemische omgeving in een batterijpakket stelt eisen aan compatibiliteit op de lange termijn waaraan veel isolatiematerialen op organische basis niet voldoen. Aerogel vlamvertragende verpakkingsfilm vertoont een hoge temperatuurbestendigheid tot 600°C in oxidatieve atmosferen en tot 1000°C onder inerte omstandigheden, terwijl de silicachemie intrinsiek resistent is tegen het fluorwaterstofzuur dat kan ontstaan ​​door de ontleding van LiPF₆-elektrolyten. Versnelde verouderingstesten waarbij de film gedurende 500 uur bij 85°C wordt ondergedompeld in een mengsel van ethyleencarbonaat, dimethylcarbonaat en 1M LiPF₆ tonen een verwaarloosbaar massaverlies aan en geen waarneembare verslechtering van de thermische geleidbaarheid. De anti-chemische corrosie-eigenschappen strekken zich uit tot veelgebruikte koelvloeistoffen, diëlektrische oliën en reinigingsmiddelen, waardoor de stabiliteit en duurzaamheid van de film gedurende de hele levensduur van accu's van elektrische voertuigen of stationaire energieopslaginstallaties wordt gewaarborgd.

• Silica-aerogel is ongevoelig voor oxidatieve afbraakmechanismen die ervoor zorgen dat polyolefineschuimen bros worden, waardoor de mechanische flexibiliteit gedurende duizenden thermische cycli behouden blijft.
• De film bevat geen gehalogeneerde vlamvertragers, waardoor het risico op het ontstaan ​​van corrosieve bijproducten bij blootstelling aan elektrische bogen of langdurige verhitting wordt geëlimineerd.
• Metaaloxide-opacifiers die in de aerogelmatrix zijn geïntegreerd, werken als zuurvangers en neutraliseren sporen van zure soorten die door afgebroken elektrolyt in de film kunnen doordringen.
• Op maat gemaakte aerogel vlamvertragende verpakkingsfilm kan worden geformuleerd met een dunne aluminiumfolielaag die zowel als gasbarrière als als extra vlamscherm dient, zonder het algehele lichtgewichtprofiel in gevaar te brengen.

Integratiestrategieën met thermische beheersystemen

In accupakketten voor elektrische voertuigen wordt vlamvertragende aerogelverpakkingsfolie zelden als op zichzelf staande oplossing ingezet; in plaats daarvan is het een aanvulling op vloeistofkoelplaten, faseovergangsmaterialen en luchtkoelingskanalen. Een gebruikelijk ontwerp plaatst de aerogelfilm als een wikkel rond individuele prismatische cellen of als tussenlaagscheiders tussen celrijen, waardoor warmte naar het koeloppervlak wordt geleid en tegelijkertijd zijdelingse vlamvoortplanting wordt voorkomen. Dankzij het samendrukbare karakter van de film kan deze worden gecombineerd met spleetvullende thermische kussens die warmte naar het koelsysteem geleiden, terwijl de aerogellaag thermische overspraak blokkeert. Fabrikanten kunnen gestanste patronen specificeren met nauwkeurige uitsparingen en sleuven die geschikt zijn voor railverbindingen en ventilatievoorzieningen, waardoor een naadloze integratie in geautomatiseerde assemblagelijnen mogelijk wordt. De mogelijkheid om deze op maat gemaakte rollen rechtstreeks vanuit een gespecialiseerde verwerkingsfaciliteit te leveren, zorgt ervoor dat verpakkingsontwerpers kant-en-klare componenten kunnen ontvangen in plaats van ruwe plaatmateriaal, waardoor de verwerkings- en kwaliteitsrisico's ter plaatse worden verminderd.