リチウムイオン電池技術が飛躍的に発展する今日、エネルギー密度の向上とともに、安全リスクも増大しています。リチウムイオン電池モジュールは、複数の電池セルを統合した複雑なシステムであり、内部で熱暴走が発生すると連鎖反応を引き起こし、システム全体の故障や場合によっては爆発につながる可能性があります。
防爆樹脂は、特殊な封止材として熱暴走の伝播を効果的に抑制し、電池システムの安全性を確保することができます。
本稿では、Gushine（古鑫電子）の技術チームが、リチウムイオン電池モジュールにおける防爆樹脂の動作原理、 自動封止工法のポイント、ならびにGushineの防爆電池ソリューションについて詳しく解説し、防爆電池パックの設計・製造に向けた技術的参考情報を提供します。
リチウムイオン電池用防爆樹脂は、電池の安全性を確保するための重要な機能性材料です。
その主な役割は、接着・固定、衝撃吸収・エネルギー緩和、遮断・保護といった特性を活かして、電池の熱暴走の拡大を抑制し、外装の破損や内部構造の崩壊を防ぐことにあり、火災や爆発のリスクを低減することが可能です。
防爆樹脂は、電池セル間に充填され、固化すると高密度の固体隔離層を形成します。
もしあるセルで熱暴走が発生し、高温の炎や溶融物、金属粒子が噴出した場合でも、この隔離層がこれらの高エネルギー物質の隣接セルへの直接衝撃を防ぎ、熱暴走の物理的伝播経路を根本的に遮断することができます。
防爆樹脂は、難燃性材料（例：難燃シリコーン、エポキシ樹脂）で構成されています。
局所的な炎に接触した場合でも、樹脂自体が燃焼に関与せず、酸素を遮断する特性により、火炎を窒息させ、燃焼の拡大を抑制する役割を果たします。
封入前には、必ず表面を徹底的に清掃し、油汚れや水分を除去することで、樹脂の最適な付着力を確保します。
用途に応じて専用樹脂を選定します。
自動封入機に内蔵された精密計量ポンプと静的ミキサーにより、A/B成分の比率を正確に調整し均一に混合。原料段階から性能の一貫性を保証します。
Gushineでは自動封入機を使用し、以下の技術により高品質かつ無気泡の封入を実現しています。
· 真空脱泡：樹脂を設備の料槽やシステム内で事前に真空脱泡処理することで、原料中の気泡を除去します。
· 工程パラメータ制御：注入速度、圧力、樹脂量を精密に制御することで、すべての製品に均一に充填され、流速が速すぎて空気を巻き込むことを防ぎます。
樹脂が固化した後、密封性など最終検査を実施し、製品が厳格な防爆・安全基準を満たしていることを確認します。
電池モジュールを治具にセットし、開放状態で自動封入機を用いて最初の封入を行います。通常は総樹脂量の約60％～80％を封入します。
目的：
· 底部空間の充填：樹脂が重力の作用で自然に流れ、モジュール底部、セル間隙、部品底部など、気泡が入りやすい箇所を優先的に充填します。第一次封入を終えたモジュールを静置し、樹脂を初期固化（ゲル化）状態にします。この段階では、樹脂表面は粘着性がありますが、流動性はなく、内部はまだ完全には固化していない場合があります。
目的：
· 既に充填された箇所を固定し、底部の無気泡充填状態が後続の工程で崩れないようにすること。初期固化した樹脂の上に上ケース（外装の上半分）を取り付け、ねじ止めや超音波溶着などの方法で密封・固定します。
この段階で、電池モジュールは封入口や排気口が1つまたは数か所しかない密閉空間を形成します。
上ケースに設けられた封入口を通じて、第二次封入を行います。封入機は残りのすべての樹脂を、ほぼ密閉されたキャビティ内に一定の圧力で注入します。
目的：
· 充填の完成：第一次封入で残った空間をすべて埋める。上層部分、ケーブル接続部周辺、表面張力により生じた微小な凹部なども含まれます。
· 微小気泡の除去（圧力排気）：密閉キャビティ内で注入圧力をかけることで、残存する極めて微細な気泡を樹脂内に溶解させ、真の意味での「無気泡」充填を実現します。
· 上部の密封確保：圧力下で樹脂が上ケースと樹脂層の間の微細な隙間まで浸透し、完全な上部密封を形成します。
防爆パック設計において、セル間の熱的隔離と機械的緩衝は非常に重要です。
Gushineでは、高性能な難燃防爆樹脂を深く応用しており、これがパック安全性の第一の物理的防御ラインとなります。
リチウムイオン電池パックの安全設計において、防爆樹脂は熱暴走防護システムの中核的な要素です。
Gushineは、14年間にわたるリチウムイオン電池モジュールの製造および安全管理の経験を活かし、二次封入工法と高性能防爆材料を駆使して、工業用、蓄電用、通信機器用、医療機器用の顧客に対し、より安全で信頼性の高いカスタマイズ電池ソリューションを提供しています。
言語を選択
