Film d'emballage ignifuge Aerogel Fabricants

Connaissance de l'industrie

Mécanismes d'isolation thermique et structure nanoporeuse des films d'aérogel

Les performances exceptionnelles d’isolation thermique de Film d'emballage ignifuge Aerogel provient de son squelette de silice nanoporeux, qui supprime les trois modes de transfert de chaleur. Avec des diamètres de pores concentrés entre 2 et 50 nanomètres, soit nettement plus petits que le libre parcours moyen des molécules d'air à pression ambiante (environ 70 nm), l'effet Knudsen piège les molécules de gaz dans le réseau de pores, réduisant ainsi la conductivité thermique du gaz à moins de 0,005 W/m·K. La conduction en phase solide est entravée par le squelette de silice très tortueux dont les chaînes de particules interconnectées créent un chemin thermique plus de 100 fois plus long que l'épaisseur du film. Le transfert de chaleur radiative est minimisé grâce à l'incorporation d'agents opacifiants tels que des nanoparticules de dioxyde de titane ou de carbure de silicium qui diffusent le rayonnement infrarouge dans la plage de longueurs d'onde de 2 à 8 μm. La conductivité thermique totale résultante d'un film d'aérogel correctement formulé peut être aussi faible que 0,015 à 0,020 W/m·K à température ambiante, une valeur inégalée par les mousses polymères conventionnelles ou les tapis de fibres d'épaisseur comparable.

Rôle critique de la distribution de la taille des pores dans la suppression du transfert de chaleur

Le maintien d'une distribution étroite de la taille des pores est essentiel pour des performances thermiques constantes sur l'ensemble du film d'emballage ignifuge Aerogel. Si une fraction des pores dépasse 100 nm, des courants de convection localisés peuvent s'initier dans les vides les plus grands, dégradant la résistance thermique efficace globale. Les processus de fabrication qui reposent sur un séchage au CO₂ supercritique ou un séchage à pression ambiante avec modification contrôlée de la surface atteignent des porosités de 90 à 98 % tout en maintenant la taille moyenne des pores inférieure à 40 nm. La surface spécifique résultante, généralement de 600 à 1 000 m²/g telle que mesurée par adsorption d'azote BET, est directement corrélée à la fois à l'efficacité de l'isolation thermique et au caractère ignifuge, car une surface interne élevée favorise la formation de charbon et dilue les gaz combustibles lors de l'exposition au feu.

Performance de la barrière coupe-feu dans les scénarios de propagation d’emballement thermique

Dans les nouveaux modules de batteries énergétiques, l’emballement thermique d’une seule cellule peut se transformer en un événement catastrophique au niveau du pack en quelques secondes. Le film d'emballage ignifuge Aerogel fonctionne comme une couche intermédiaire coupe-feu qui retarde le transfert de chaleur entre les cellules suffisamment longtemps pour que les systèmes de gestion de batterie activent les mesures de protection. Lorsqu'il est soumis à une flamme de propane à 600 °C selon le protocole de test UL 2596, un film d'aérogel de 1,0 mm d'épaisseur maintient une température de face froide inférieure à 180 °C pendant plus de 10 minutes, tandis que la matrice de silice reste dimensionnellement stable sans fondre ni couler. Cette performance est attribuable à l'incombustibilité inhérente de la silice et à la capacité du film à former une barrière cohésive de type céramique qui bloque à la fois l'impact des flammes par convection et le flux de chaleur conducteur par contact direct de particule à particule.

Capacités de personnalisation et de fabrication des revêtements de surface

Anhui Yanhe New Material Co., Ltd., située sur un site de 17 acres dans la zone de développement économique ouest de Guangde, développe et fabrique depuis 2012 des matériaux d'étiquetage spécialisés, des rubans fonctionnels pour l'industrie électronique et des produits adhésifs pour divers matériaux de films fonctionnels. La société applique des revêtements de surface correspondants en fonction des exigences fonctionnelles des différentes surfaces des clients, permettant la production de films d'emballage ignifuges Aerogel personnalisés avec des propriétés de surface conçues avec précision. Grâce à des collaborations avec des universités et des instituts de recherche scientifique au pays et à l'étranger, l'entreprise exploite les technologies avancées de recherche et de développement de nouveaux matériaux et les capacités de fabrication personnalisées de l'industrie pour fournir des solutions intégrées pour les matériaux fonctionnels. Cette infrastructure permet l'application de revêtements protecteurs sur mesure qui répondent aux défis environnementaux spécifiques rencontrés dans les batteries de véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie.

Options de revêtement fonctionnel pour une durabilité environnementale améliorée

Le film d'aérogel de base peut être laminé ou recouvert de diverses couches fonctionnelles. Un mince revêtement en fluoropolymère confère une hydrophobicité avec des angles de contact avec l'eau dépassant 130°, empêchant l'adsorption de l'humidité qui autrement compromettrait les performances thermiques dans les environnements humides. Pour les applications exigeant une résistance extrême à l'usure, une couche dure chargée de céramique et durcie aux UV peut être appliquée pour augmenter la dureté du crayon à 6H ou plus, protégeant ainsi le film de l'abrasion lors de l'insertion des cellules et de l'assemblage des modules. Les revêtements métallisés d'aluminium ou de cuivre peuvent être appliqués sélectivement par dépôt physique en phase vapeur pour créer une couche de protection combinée contre les interférences thermiques et électromagnétiques, ajoutant moins de 10 μm à l'épaisseur totale tout en conservant les caractéristiques de légèreté du film.

Intégrité mécanique et résilience à la compression dans l'assemblage de modules

Les caractéristiques de légèreté et de haute résistance du film d'emballage ignifuge Aerogel sont essentielles lors de l'assemblage du module de batterie, où l'espacement entre les cellules est souvent réduit à moins de 1 mm pour maximiser la densité d'énergie volumétrique. Malgré sa porosité élevée, le réseau d'aérogel de silice renforcé par un support en mat de fibres non tissées (généralement des fibres de verre ou de PET) présente un module de compression de 0,5 à 5 MPa et peut récupérer plus de 90 % de son épaisseur d'origine après avoir été comprimé à 50 % de déformation pendant 24 heures à 60°C. Cette résilience à la compression garantit que le film maintient une isolation thermique et électrique intime entre les cellules adjacentes, même après des centaines de cycles de charge-décharge qui induisent une légère expansion et contraction des boîtiers des cellules. La résistance à la traction du film, généralement comprise entre 1 et 5 MPa, offre une robustesse de manipulation suffisante pour la conversion rouleau-à-rouleau et l'assemblage automatisé par transfert sans déchirure ni perte de fibres susceptibles de contaminer les connexions de la batterie.

Compatibilité avec les produits chimiques des batteries et les systèmes électrolytiques

L’environnement chimique à l’intérieur d’une batterie pose des exigences de compatibilité à long terme auxquelles de nombreux matériaux isolants à base organique ne parviennent pas à répondre. Le film d'emballage ignifuge Aerogel présente une résistance à haute température jusqu'à 600 °C dans des atmosphères oxydantes et jusqu'à 1 000 °C dans des conditions inertes, tandis que sa chimie de silice est intrinsèquement résistante à l'acide fluorhydrique qui peut se former à partir de la décomposition de l'électrolyte LiPF₆. Des tests de vieillissement accéléré dans lesquels le film est immergé dans un mélange de carbonate d'éthylène, de carbonate de diméthyle et de LiPF₆ 1 M à 85 °C pendant 500 heures montrent une perte de masse négligeable et aucune dégradation détectable de la conductivité thermique. Les propriétés anti-corrosion chimiques s'étendent aux fluides de refroidissement, aux huiles diélectriques et aux solvants de nettoyage couramment utilisés, garantissant la stabilité et la durabilité du film tout au long de la durée de vie des batteries de véhicules électriques ou des installations de stockage d'énergie stationnaires.

• L'aérogel de silice est insensible aux mécanismes de dégradation oxydative qui fragilisent les mousses de polyoléfine, conservant ainsi sa flexibilité mécanique sur des milliers de cycles thermiques.
• Le film ne contient pas de retardateurs de flamme halogénés, éliminant ainsi le risque de génération de sous-produits corrosifs en cas d'exposition à des arcs électriques ou à un chauffage soutenu.
• Les opacifiants d'oxyde métallique intégrés dans la matrice d'aérogel agissent comme des piégeurs d'acide, neutralisant les traces d'espèces acides qui peuvent pénétrer dans le film à partir d'un électrolyte dégradé.
• Le film d'emballage ignifuge Aerogel personnalisé peut être formulé avec une fine couche de papier d'aluminium qui sert à la fois de barrière contre les gaz et de pare-flammes supplémentaire sans compromettre le profil léger global.

Stratégies d'intégration avec les systèmes de gestion thermique

Dans les batteries de véhicules électriques, le film d’emballage ignifuge en aérogel est rarement déployé en tant que solution autonome ; au lieu de cela, il complète les plaques de refroidissement liquide, les matériaux à changement de phase et les canaux de refroidissement par air. Une conception courante place le film d'aérogel comme une enveloppe autour de cellules prismatiques individuelles ou comme séparateurs intercouches entre les rangées de cellules, dirigeant la chaleur vers l'interface de refroidissement tout en empêchant simultanément la propagation latérale de la flamme. La nature compressible du film lui permet d'être combiné avec des coussinets thermiques comblant les espaces qui conduisent la chaleur vers le système de refroidissement tandis que la couche d'aérogel bloque la diaphonie thermique. Les fabricants peuvent spécifier des modèles découpés avec des découpes et des fentes précises qui accueillent les connexions des jeux de barres et les fonctions de ventilation, permettant une intégration transparente dans les chaînes d'assemblage automatisées. La possibilité de fournir ces rouleaux convertis sur mesure directement à partir d'une installation de conversion spécialisée garantit que les concepteurs d'emballages peuvent recevoir des composants prêts à installer plutôt que des feuilles brutes, réduisant ainsi le traitement sur site et les risques liés à la qualité.