TIFサーマルゲルが従来のサーマルパッドを代替：35%のコスト削減と生産自動化を実現
TIFシリーズ2液性サーマルゲルが、国内大手のパワーリチウムイオンバッテリーメーカーで、打ち抜き加工済みの従来のサーマルパッドに代わって採用されました。完全自動塗布、0.5–5 mmのギャップへの密着充填、35%のBOMコスト削減を実現し、車載グレードの振動試験および125 °C / 1000 hの老化試験にも合格しています。
お客様の背景
お客様は、新エネルギー車（NEV）向けパワーリチウムイオンバッテリーの研究開発、生産、販売に特化した企業です。主な製品には、LiFePO₄およびNMCセル、パワーバッテリーパック、ESSバッテリーパック、バッテリー管理システム（BMS）などがあります。製品は乗用車、商用車、そしてESS顧客向けのグリーンエネルギーソリューションに幅広く使用されています。2025年末までに、同社の総出荷量は約100 GWhに達し、2027年までに世界で300 GWhの生産能力を計画しており、世界のNEVリチウムバッテリー業界でトップクラスに位置しています。アジア太平洋、ヨーロッパ・アフリカ、米州の海外市場を積極的に開拓しており、2024年の海外売上高は100億人民元（総売上高の31.1%）を超えています。中国東部、中部に加え、ドイツ、タイ、ベトナムにも複数の生産拠点を持ち、さらにヨーロッパ・アフリカ地域にも新拠点を建設中です。
課題とソリューション
# | 課題 | Ziitekのソリューション |
|---|---|---|
1 | セルの高さや平坦度の組み立て公差、さらに充放電中のセルの膨張・収縮により、従来の熱伝導材料では完全な接触を達成することが困難です。 | TIF020-19SおよびTIF035AB-05Sの2液性サーマルゲルを使用。50%を超える圧縮性を持ち、0.5–5mmのギャップを自動で充填し、セルの膨張や組み立て公差に対応します。 |
2 | 車両走行中の継続的な振動により、ゲルと接触面の間に微小な隙間が生じたり、ゲルが熱経路から押し出されてしまう（ポンプアウト現象）ことで、熱抵抗が急激に増加する可能性があります。 | 粘着付与樹脂と架橋密度の設計により、硬化後のゲルは車載振動規格（例：LV124）に適合し、剥離やポンプアウトに耐え、バッテリーモジュールにクッション保護を提供します。 |
3 | 大面積への貼り付けは、手作業での位置合わせと剥離ライナーの除去に依存するため、気泡や位置ずれが発生しやすくなります。また、バッテリーパックの構造ごとに専用の打ち抜き加工が必要となり、金型コストの増大や複雑なSKU管理につながります。 | TIFゲルは大量自動生産に適しています。設計変更があった場合も、塗布パスを更新するだけで済み、新しい部品番号は必要ありません。手作業でのパッド貼り付けと比較して、効率は約70%向上し、総コストは35%削減されます。 |
4 | 60–80°C以上での長期的な使用は、ゲルマトリックスのオイルブリード、硬化、または体積収縮を引き起こし、熱伝導率の低下につながる可能性があります。 | 耐高温性シリコーンオイル、酸化防止剤、安定した架橋システムを使用しています。ゲルは125°C/1000hの老化試験に合格し、熱伝導率、硬度、体積抵抗率の長期的な安定性を保証します。 |
プロジェクトの背景
新エネルギー車の航続距離と出力密度が向上し続ける中、パワーバッテリーパックの熱管理は、安全性と寿命における中心的なボトルネックとなっています。国内大手のリチウム電池メーカーであるお客様は、次世代バッテリーモジュールにおいて、2つの大きな課題に直面していました。(1) セルと水冷プレート間の大きな組み立て公差（最大 >2mm の高さの差異）。これには従来のサーマルパッドでは完全に対応できませんでした。(2) 生産ラインの自動化アップグレードに伴う、手作業での貼り付け工程の削減、歩留まりとサイクルタイムの改善の必要性です。
技術的課題
お客様の生産ラインを詳細に調査した結果、4つの主要な技術的課題を特定しました（モジュール3の課題を参照）。最も困難だったのは、±1.5mm の動的なギャップ変動に対応しつつ、車載グレードの振動 (LV124) に耐え、ポンプアウトや位置ずれを起こさないことでした。お客様は様々な高圧縮性パッドを試しましたが、不十分なダイカット精度や長期エージング後の応力緩和が原因ですべて失敗に終わりました。
ソリューション
ZiitekはTIF020-19S (2.0 W/m·K) とTIF035AB-05S (3.5 W/m·K) の2液性サーマルゲルを、セルとコールドプレート間、およびバスバーやその他の発熱箇所への適用として推奨しました。
主要なプロセスパラメータ：
- 塗布装置：ダイナミックミキシングバルブ付き精密スクリューポンプ、≥24 ミキシングエレメント
- 硬化方法：80°Cで30分間（お客様のオーブンステーションに対応）
- 塗布経路：サーペンタインパターン、セル底面積の >90% をカバー
硬化後、ゲルのモジュラスは 1 MPa 未満、圧縮率は >50% となり、セルにほとんど圧力をかけず、良好なクッション性を提供します。現場での検証では、塗布の歩留まりが92%（手作業でのパッド貼り付け）から98.5%に向上しました。
試験と検証
お客様は、GB/T 31467.3-2015 および LV124 規格に準拠して一連の試験を実施しました：
試験項目 | 結果 |
|---|---|
高温保管 (125°C/1000h) | 熱伝導率の低下 <5%、オイルブリードなし、亀裂なし |
温度サイクル (-40°C~85°C, 1000 サイクル) | 界面熱抵抗の変化 <3%、剥離なし |
ランダム振動 (24h, 5~200Hz) | ポンプアウトなし、接触面は良好 |
難燃性等級 | UL94 V-0 |
絶縁破壊強度 | ≥4 kV/mm、耐電圧要件を大幅に上回る |
結果と価値
2024年に量産が開始されて以来、お客様はTIFサーマルゲルを3つのバッテリーパックプラットフォームと2つのESSプロジェクトに展開しています。2025年の年間購入額は8億1000万人民元に達し、EVおよびESSバッテリー向けの総出荷量は10トンを超えました。主な価値は以下の通りです。
- コスト：ダイカットパッドを置き換えることで、全体的なBOMコストを35%削減
- 効率：塗布サイクルタイム 15秒/モジュール、手作業での貼り付けと比較して70%向上
- 信頼性：アフターサービスの返品率を40%削減（ゲルの位置ずれによる故障がなくなったため）
- 軽量化：ゲル密度 約2.6 g/cc、同等の熱対策材料より25%軽量
協業のタイムライン
- 2023年第4四半期： 初回のお問い合わせ、サンプルテストのご提供
- Q2 2024： 自動車向けの完全な検証を完了し、パイロット生産に移行
- Q4 2024： 主要サプライヤーとなり、3車種をカバー
- 2025年通年： 年間基本契約を締結、累計出荷量10トン超
よくあるご質問
二液性サーマルゲルが硬化しないことはありますか？
はい、可能性があります。主な原因は、A/B液の混合不足、白金触媒の汚染（例：硫黄、リン、アミン類との接触）、または混合比率の誤りです。高せん断のスタティックミキシングノズルを使用し、塗布面を清浄に保ち、定期的に混合の均一性を確認してください。
サーマルゲルは長期使用後に劣化したり、ひび割れたりしますか？
認定された車載グレードの二液性サーマルゲルは、耐高温性のシリコーンオイルと安定した架橋システムを使用しています。125°C/1000hの老化試験に合格し、ひび割れやオイルブリード（オイルの滲み出し）は発生しません。また、安定した熱伝導率を維持し、自動車の寿命要件を満たします。
ゲルはセルの膨張や組み立て公差に対応できますか？
はい。硬化後の二液性ゲルは非常に低い弾性率（通常 <1 MPa）、50%を超える圧縮性を持ち、0.5～5mmのギャップを自動的に充填します。また、充放電サイクルによる繰り返しの膨張・収縮にも追従し、低い界面熱抵抗を維持します。
自動塗布プロセスは、生産ラインのサイクルタイムに安定して対応できますか？
はい。精密スクリューポンプと24エレメント以上のスタティックミキサーを使用し、加熱硬化（80°C/30分）を組み合わせることで、塗布サイクルタイムをモジュールあたり15～30秒に制御できます。装置のパラメータを固定すれば、混合の均一性と吐出量のばらつきは3%未満に抑えられます。
TIFサーマルゲルの保管寿命と保管要件を教えてください。
室温（25°C）で12ヶ月です。A液とB液は密閉して、直射日光や汚染物質を避け、冷暗所に保管してください。使用前の予備混合は不要で、そのまま塗布装置にセットするだけで使用できます。
