فيلم التغليف المقاوم للهب من الهلام الهوائي المصنعون

المعرفة الصناعية

آليات العزل الحراري والبنية النانوية لأفلام الهلام الهوائي

أداء العزل الحراري الاستثنائي لـ فيلم تغليف مثبطات اللهب Airgel ينشأ من هيكلها العظمي المصنوع من السيليكا النانوية، والذي يمنع جميع أوضاع نقل الحرارة الثلاثة. مع تركيز أقطار المسام بين 2 و50 نانومتر - أصغر بكثير من متوسط ​​المسار الحر لجزيئات الهواء عند الضغط المحيط (حوالي 70 نانومتر) - يحبس تأثير كنودسن جزيئات الغاز داخل شبكة المسام، مما يقلل التوصيل الحراري الغازي إلى أقل من 0.005 واط/م · كلفن. يتم إعاقة توصيل الطور الصلب بواسطة العمود الفقري للسيليكا شديد التعقيد والذي تخلق سلاسل جسيماته المترابطة مسارًا حراريًا أطول من سمك الفيلم بأكثر من 100 مرة. يتم تقليل انتقال الحرارة الإشعاعي إلى الحد الأدنى من خلال دمج عوامل معتمة مثل ثاني أكسيد التيتانيوم أو الجسيمات النانوية من كربيد السيليكون التي تبعثر الأشعة تحت الحمراء في نطاق الطول الموجي 2-8 ميكرومتر. يمكن أن تصل الموصلية الحرارية الإجمالية الناتجة لطبقة الهلام الهوائي المصاغة بشكل صحيح إلى 0.015-0.020 واط/م · كلفن في درجة حرارة الغرفة، وهي قيمة لا مثيل لها من قبل رغاوي البوليمر التقليدية أو حصائر الألياف ذات السماكة المماثلة.

الدور الحاسم لتوزيع حجم المسام في قمع نقل الحرارة

يعد الحفاظ على توزيع حجم المسام الضيق أمرًا ضروريًا للأداء الحراري المتسق عبر فيلم التعبئة والتغليف المثبط للهب Airgel بالكامل. إذا تجاوز جزء من المسام 100 نانومتر، يمكن أن تبدأ تيارات الحمل الحراري الموضعية داخل الفراغات الأكبر، مما يؤدي إلى تدهور المقاومة الحرارية الفعالة الإجمالية. إن عمليات التصنيع التي تعتمد على تجفيف ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج أو التجفيف بالضغط المحيط مع تعديل السطح المتحكم فيه تحقق مسامية بنسبة 90-98% مع الحفاظ على متوسط ​​حجم المسام أقل من 40 نانومتر. وترتبط مساحة السطح المحددة الناتجة، عادةً 600-1000 متر مربع/جم كما تم قياسها بواسطة BET لامتصاص النيتروجين، ارتباطًا مباشرًا بكل من كفاءة العزل الحراري وتثبيط اللهب، لأن مساحة السطح الداخلية العالية تعزز تكوين الفحم وتخفف الغازات القابلة للاحتراق أثناء التعرض للحريق.

أداء حاجز الحريق في سيناريوهات الانتشار الحراري الجامح

في وحدات بطاريات الطاقة الجديدة، يمكن أن يتحول الهروب الحراري لخلية واحدة إلى حدث كارثي على مستوى الحزمة في غضون ثوانٍ. يعمل فيلم Airgel Flame Retardant Packaging Film كطبقة بينية مانعة للحريق تعمل على تأخير نقل الحرارة بين الخلايا لفترة كافية لأنظمة إدارة البطارية لتنشيط التدابير الوقائية. عند تعريضه لهب البروبان بدرجة حرارة 600 درجة مئوية وفقًا لبروتوكول اختبار UL 2596، يحافظ فيلم الهلام الهوائي بسمك 1.0 مم على درجة حرارة الوجه البارد أقل من 180 درجة مئوية لأكثر من 10 دقائق، بينما تظل مصفوفة السيليكا مستقرة الأبعاد دون ذوبان أو تقطير. يُعزى هذا الأداء إلى عدم قابلية السيليكا للاحتراق وقدرتها على تشكيل حاجز متماسك يشبه السيراميك يمنع كلاً من اصطدام اللهب الحراري وتدفق الحرارة الموصل من خلال الاتصال المباشر بين الجسيمات.

تخصيص طلاء السطح وقدرات التصنيع

تقع شركة Anhui Yanhe New Material Co., Ltd. على موقع مساحته 17 فدانًا في منطقة التنمية الاقتصادية بمقاطعة قوانغد الغربية، وقد قامت منذ عام 2012 بتطوير وتصنيع مواد وضع العلامات المتخصصة والأشرطة الوظيفية لصناعة الإلكترونيات والمنتجات اللاصقة لمختلف مواد الأفلام الوظيفية. تطبق الشركة الطلاءات السطحية المقابلة بناءً على المتطلبات الوظيفية للأسطح المختلفة للعملاء، مما يتيح إنتاج فيلم تغليف مثبطات اللهب Airgel المخصص بخصائص سطحية مصممة بدقة. ومن خلال التعاون مع الجامعات ومؤسسات البحث العلمي في الداخل والخارج، تستفيد الشركة من تقنيات البحث والتطوير المتقدمة في مجال المواد الجديدة وقدرات التصنيع المخصصة لتقديم حلول متكاملة للمواد الوظيفية. تسمح هذه البنية التحتية بتطبيق طبقات حماية مخصصة تعالج التحديات البيئية المحددة التي تواجهها مجموعات بطاريات السيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة.

خيارات الطلاء الوظيفية لتعزيز المتانة البيئية

يمكن تصفيح فيلم airgel الأساسي أو تغليفه بطبقات وظيفية مختلفة. يضفي طلاء الفلوروبوليمر الرقيق مقاومة للماء بزوايا ملامسة للماء تتجاوز 130 درجة، مما يمنع امتصاص الرطوبة الذي قد يؤدي إلى إضعاف الأداء الحراري في البيئات الرطبة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة شديدة للتآكل، يمكن وضع طبقة صلبة معالجة بالأشعة فوق البنفسجية مملوءة بالسيراميك والتي ترفع صلابة قلم الرصاص إلى 6H أو أعلى، مما يحمي الفيلم من التآكل أثناء إدخال الخلية وتجميع الوحدة. يمكن تطبيق طلاءات الألمنيوم أو النحاس بشكل انتقائي من خلال ترسيب البخار الفيزيائي لإنشاء طبقة درع مدمجة للتداخل الحراري والكهرومغناطيسي، مما يضيف أقل من 10 ميكرومتر إلى السمك الإجمالي مع الحفاظ على خصائص الفيلم خفيفة الوزن.

السلامة الميكانيكية ومرونة الضغط في تجميع الوحدة

تعد خصائص الوزن الخفيف والقوة العالية لفيلم التعبئة والتغليف Airgel Flame Retardant أمرًا بالغ الأهمية أثناء تجميع وحدة البطارية، حيث غالبًا ما يتم تقليل التباعد بين الخلايا إلى أقل من 1 مم لزيادة كثافة الطاقة الحجمية إلى أقصى حد. على الرغم من مساميتها العالية، فإن شبكة ايروجيل السيليكا المعززة بحامل حصيرة ألياف غير منسوجة (عادة من الزجاج أو ألياف PET) تظهر معامل ضغط يتراوح من 0.5 إلى 5 ميجا باسكال ويمكنها استعادة أكثر من 90% من سمكها الأصلي بعد ضغطها إلى 50% من الإجهاد لمدة 24 ساعة عند 60 درجة مئوية. تضمن مرونة الضغط هذه أن يحافظ الفيلم على عزل حراري وكهربائي حميم بين الخلايا المجاورة حتى بعد مئات من دورات تفريغ الشحنة التي تؤدي إلى تمدد وانكماش طفيف في أغلفة الخلايا. توفر قوة الشد للفيلم، التي تتراوح عادةً بين 1-5 ميجا باسكال، متانة معالجة كافية للتحويل من لفة إلى لفة وتجميع الالتقاط والمكان الآلي دون تمزق أو تساقط الألياف الذي يمكن أن يلوث توصيلات البطارية.

التوافق مع كيمياء البطارية وأنظمة الإلكتروليت

تفرض البيئة الكيميائية الموجودة داخل حزمة البطارية متطلبات توافق طويلة المدى، والتي تفشل العديد من المواد العازلة ذات الأساس العضوي في تلبيتها. يُظهر فيلم التغليف المثبط للهب Airgel مقاومة لدرجة الحرارة العالية تصل إلى 600 درجة مئوية في الأجواء المؤكسدة وما يصل إلى 1000 درجة مئوية في ظل ظروف خاملة، في حين أن كيمياء السيليكا الخاصة بها مقاومة بشكل جوهري لحمض الهيدروفلوريك الذي يمكن أن يتشكل من تحلل إلكتروليت LiPF₆. تُظهر اختبارات التقادم المتسارع التي يتم فيها غمر الفيلم في خليط من كربونات الإيثيلين، وكربونات ثنائي الميثيل، و1M LiPF₆ عند 85 درجة مئوية لمدة 500 ساعة فقدانًا ضئيلًا للكتلة وعدم وجود تدهور يمكن اكتشافه في التوصيل الحراري. تمتد خصائص مقاومة التآكل الكيميائي إلى سوائل التبريد شائعة الاستخدام، والزيوت العازلة، ومذيبات التنظيف، مما يضمن ثبات الغشاء ومتانته طوال عمر خدمة بطاريات السيارات الكهربائية أو منشآت تخزين الطاقة الثابتة.

• يعتبر السيليكا ايروجيل منيعًا لآليات التحلل التأكسدي التي تسبب هشاشة رغاوي البولي أوليفين، مما يحافظ على مرونتها الميكانيكية على مدى آلاف الدورات الحرارية.
• لا يحتوي الفيلم على مثبطات اللهب المهلجنة، مما يلغي خطر توليد المنتجات الثانوية المسببة للتآكل عند تعرضها للأقواس الكهربائية أو التسخين المستمر.
• تعمل معتمات الأكسيد المعدني المدمجة في مصفوفة الإيروجيل بمثابة كاسحات للحمض، حيث تعمل على تحييد الأنواع الحمضية النادرة التي قد تتخلل الفيلم من المنحل بالكهرباء المتحلل.
• يمكن تصنيع فيلم التعبئة والتغليف المقاوم للهب Airgel المخصص بطبقة رقيقة من رقائق الألومنيوم تعمل كحاجز غاز ودرع إضافي للهب دون المساس بالمظهر العام خفيف الوزن.

استراتيجيات التكامل مع أنظمة الإدارة الحرارية

في حزم بطاريات المركبات الكهربائية، نادرًا ما يتم نشر فيلم التغليف المثبط للهب الهوائي كحل مستقل؛ بدلاً من ذلك، فهو يكمل ألواح التبريد السائلة، ومواد تغيير الطور، وقنوات تبريد الهواء. يضع التصميم الشائع طبقة الهلام الهوائي كغطاء حول الخلايا المنشورية الفردية أو كفواصل بين الطبقات بين صفوف الخلايا، لتوجيه الحرارة نحو واجهة التبريد مع منع انتشار اللهب الجانبي في نفس الوقت. تسمح طبيعة الفيلم القابلة للانضغاط بدمجه مع وسادات حرارية تملأ الفجوات والتي توصل الحرارة إلى نظام التبريد بينما تمنع طبقة الهلام الهوائي التداخل الحراري. يمكن للمصنعين تحديد أنماط القطع بالقالب من خلال قواطع وشقوق دقيقة تستوعب توصيلات قضبان التوصيل وميزات التنفيس، مما يتيح التكامل السلس في خطوط التجميع الآلية. تضمن القدرة على توفير هذه اللفات المحولة خصيصًا مباشرةً من منشأة تحويل متخصصة أن يتمكن مصممو العبوات من الحصول على مكونات جاهزة للتثبيت بدلاً من مخزون الصفائح الخام، مما يقلل من مخاطر المعالجة والجودة في الموقع.