Aerogel film za pakiranje koji usporava plamen Proizvođači

Poznavanje industrije

Mehanizmi toplinske izolacije i nanoporozna struktura aerogel filmova

Izuzetna toplinska izolacija Aerogel film za pakiranje koji usporava plamen potječe iz njegovog nanoporoznog silicijevog kostura, koji potiskuje sva tri načina prijenosa topline. S promjerima pora koncentriranim između 2 i 50 nanometara — znatno manjim od srednjeg slobodnog puta molekula zraka pri tlaku okoline (približno 70 nm) — Knudsenov efekt zarobljava molekule plina unutar mreže pora, smanjujući toplinsku vodljivost plinova na manje od 0,005 W/m·K. Provodljivost čvrste faze ometa vrlo krivudava okosnica silicijevog dioksida čiji međusobno povezani lanci čestica stvaraju toplinski put preko 100 puta duži od debljine filma. Prijenos topline radijacijskim zračenjem minimiziran je ugradnjom sredstava za zamućivanje kao što su nanočestice titanijevog dioksida ili silicij karbida koje raspršuju infracrveno zračenje u rasponu valne duljine 2–8 μm. Rezultirajuća ukupna toplinska vodljivost pravilno formuliranog filma aerogela može biti samo 0,015–0,020 W/m·K na sobnoj temperaturi, što je vrijednost bez premca s konvencionalnim polimernim pjenama ili vlaknastim podlogama usporedive debljine.

Kritična uloga raspodjele veličine pora u suzbijanju prijenosa topline

Održavanje uske raspodjele veličine pora ključno je za dosljednu toplinsku izvedbu na cijeloj ambalažnoj foliji za usporavanje plamena aerogela. Ako dio pora premašuje 100 nm, lokalizirane konvekcijske struje mogu započeti unutar većih šupljina, smanjujući ukupni učinkovit toplinski otpor. Proizvodni procesi koji se oslanjaju na sušenje s superkritičnim CO₂ ili sušenje pod tlakom okoline s kontroliranom modifikacijom površine postižu poroznost od 90–98% uz zadržavanje srednje veličine pora ispod 40 nm. Rezultirajuća specifična površina, tipično 600–1000 m²/g mjerena BET adsorpcijom dušika, izravno je u korelaciji s učinkovitošću toplinske izolacije i otpornošću na plamen, jer velika unutarnja površina potiče stvaranje pougljeništa i razrjeđuje zapaljive plinove tijekom izlaganja vatri.

Učinkovitost protupožarne barijere u scenarijima širenja toplinske nestašice

U novim modulima energetskih baterija, toplinski bijeg jedne ćelije može se pretvoriti u katastrofalni događaj na razini pakiranja u roku od nekoliko sekundi. Aerogel film za pakiranje koji usporava plamen funkcionira kao vatrootporni međusloj koji odgađa prijenos topline između stanica dovoljno dugo da sustavi za upravljanje baterijama aktiviraju zaštitne mjere. Kada se podvrgne propanskom plamenu od 600°C prema protokolu ispitivanja UL 2596, film aerogela debljine 1,0 mm održava temperaturu hladne površine ispod 180°C više od 10 minuta, dok matrica silicija ostaje dimenzionalno stabilna bez topljenja ili kapanja. Ova se izvedba može pripisati inherentnoj nezapaljivosti silicijevog dioksida i sposobnosti filma da formira kohezivnu barijeru nalik keramici koja blokira i konvektivni udar plamena i vodljivi protok topline kroz izravan kontakt čestica s česticama.

Prilagodba površinskog premaza i proizvodne mogućnosti

Anhui Yanhe New Material Co., Ltd., smješten na lokaciji od 17 hektara u Zapadnoj zoni ekonomskog razvoja Guangde, od 2012. razvija i proizvodi posebne materijale za označavanje, funkcionalne trake za elektroničku industriju i ljepljive proizvode za razne funkcionalne filmske materijale. Tvrtka primjenjuje odgovarajuće površinske premaze koji se temelje na funkcionalnim zahtjevima različitih površina kupaca, omogućujući proizvodnju prilagođenog Aerogel filma za pakiranje koji usporava plamen s precizno projektiranim svojstvima površine. Kroz suradnju sa sveučilištima i znanstveno-istraživačkim institucijama u zemlji i inozemstvu, tvrtka iskorištava napredne industrijske tehnologije za istraživanje i razvoj novih materijala i prilagođene proizvodne mogućnosti za isporuku integriranih rješenja za funkcionalne materijale. Ova infrastruktura omogućuje primjenu prilagođenih zaštitnih premaza koji se bave specifičnim ekološkim izazovima koji se susreću u baterijama električnih vozila i sustavima za pohranu energije.

Mogućnosti funkcionalnog premaza za poboljšanu ekološku izdržljivost

Osnovni aerogel film može biti laminiran ili obložen različitim funkcionalnim slojevima. Tanak fluoropolimerni premaz daje hidrofobnost s kontaktnim kutovima vode većim od 130°, sprječavajući adsorpciju vlage koja bi inače ugrozila toplinske performanse u vlažnim okruženjima. Za primjene koje zahtijevaju ekstremnu otpornost na habanje, može se nanijeti tvrdi premaz s keramičkim punjenjem UV očvrsnut koji povećava tvrdoću olovke na 6H ili više, štiteći film od abrazije tijekom umetanja ćelija i sastavljanja modula. Metalizirani aluminijski ili bakreni premazi mogu se selektivno nanositi putem fizičkog taloženja parom kako bi se stvorio kombinirani sloj za zaštitu od toplinske i elektromagnetske interferencije, dodajući manje od 10 μm ukupnoj debljini uz zadržavanje laganih karakteristika filma.

Mehanički integritet i otpornost na kompresiju u sklopu modula

Karakteristike male težine i visoke čvrstoće Aerogel filma za pakiranje koji usporava plamen kritične su tijekom sastavljanja baterijskog modula, gdje se razmak između ćelija često smanjuje ispod 1 mm kako bi se povećala volumetrijska gustoća energije. Unatoč visokoj poroznosti, mreža aerogela od silicijevog dioksida ojačana nosačem od netkanih vlakana (obično staklenim ili PET vlaknima) pokazuje modul tlačnosti od 0,5–5 MPa i može povratiti više od 90% svoje izvorne debljine nakon kompresije do 50% naprezanja tijekom 24 sata na 60°C. Ova otpornost na kompresiju osigurava da film održava intimnu toplinsku i električnu izolaciju između susjednih ćelija čak i nakon stotina ciklusa punjenja i pražnjenja koji izazivaju blago širenje i skupljanje kućišta ćelija. Vlačna čvrstoća filma, obično u rasponu od 1–5 MPa, pruža dovoljnu robusnost pri rukovanju za pretvaranje iz rolne u rolu i automatiziranu montažu podizanja i postavljanja bez kidanja ili odvajanja vlakana koja bi mogla kontaminirati priključke baterije.

Kompatibilnost s kemijskim sastavima baterija i sustavima elektrolita

Kemijsko okruženje unutar baterije postavlja zahtjeve dugoročne kompatibilnosti koje mnogi izolacijski materijali na bazi organskih tvari ne mogu ispuniti. Aerogel film za pakiranje koji usporava plamen pokazuje otpornost na visoke temperature do 600°C u oksidativnoj atmosferi i do 1000°C u inertnim uvjetima, dok je njegov kemijski sastav silicijevog dioksida suštinski otporan na fluorovodičnu kiselinu koja može nastati razgradnjom LiPF₆ elektrolita. Testovi ubrzanog starenja u kojima je film uronjen u mješavinu etilen karbonata, dimetil karbonata i 1M LiPF₆ na 85°C tijekom 500 sati pokazuju zanemariv gubitak mase i nema vidljivog pogoršanja toplinske vodljivosti. Svojstva protiv kemijske korozije proširuju se na uobičajeno korištene rashladne tekućine, dielektrična ulja i otapala za čišćenje, osiguravajući stabilnost i izdržljivost filma tijekom radnog vijeka baterija električnih vozila ili stacionarnih instalacija za pohranu energije.

• Silikatni aerogel otporan je na mehanizme oksidativne degradacije koji uzrokuju krtost poliolefinskih pjena, zadržavajući svoju mehaničku fleksibilnost tijekom tisuća toplinskih ciklusa.
• Film ne sadrži halogenirane usporivače plamena, čime se eliminira rizik od stvaranja korozivnih nusproizvoda kada je izložen električnom luku ili dugotrajnom zagrijavanju.
• Sredstva za zamućivanje metalnog oksida integrirana u matricu aerogela djeluju kao hvatači kiseline, neutralizirajući tragove kiselih vrsta koje mogu prodrijeti kroz film iz degradiranog elektrolita.
• Prilagođeni Aerogel film za pakiranje koji usporava plamen može se formulirati s tankim slojem aluminijske folije koji služi i kao plinska barijera i kao dodatni štit od plamena bez ugrožavanja ukupnog laganog profila.

Strategije integracije sa sustavima upravljanja toplinom

U paketima baterija za električna vozila, film za pakiranje od aerogela koji usporava plamen rijetko se koristi kao samostalno rješenje; umjesto toga, nadopunjuje ploče za tekuće hlađenje, materijale s promjenom faze i kanale za hlađenje zrakom. Uobičajeni dizajn postavlja aerogel film kao omotač oko pojedinačnih prizmatičnih ćelija ili kao međuslojne separatore između redova ćelija, usmjeravajući toplinu prema sučelju za hlađenje dok istovremeno sprječava bočno širenje plamena. Kompresibilna priroda filma omogućuje da se kombinira s toplinskim jastučićima za popunjavanje praznina koji provode toplinu u rashladni sustav dok sloj aerogela blokira toplinski preslušavanje. Proizvođači mogu specificirati uzorke izrezivanja s preciznim izrezima i prorezima koji odgovaraju spojevima sabirnica i ventilacijskim značajkama, omogućujući besprijekornu integraciju u automatizirane proizvodne linije. Mogućnost isporuke ovih rola prerađenih po narudžbi izravno iz specijaliziranog pogona za preradu osigurava da dizajneri pakiranja mogu dobiti komponente spremne za ugradnju, a ne neobrađene listove, smanjujući obradu na licu mjesta i rizike kvalitete.