統合型EVバッテリーパックのシーリング、冷却、加温

業界の現状と動向

新エネルギー車の普及率は急速に上昇しており、2025年には世界販売台数が2,000万台を超えると予測されています。コアエネルギーユニットであるバッテリーパックは、車両全体の安全性を直接左右します。しかし、インドや東南アジアなどの市場では、高温、豪雨、浸水といった過酷な環境に直面し、一方、北欧や中国北部では-30°C以下の低温に対応する必要があります。バッテリーパックは、湿気、ほこり、電解液の侵入を防ぎ、充放電中に効率的に熱を放散し、寒い冬にはセルを迅速に予熱できなければなりません。もはや単一の材料ではこれらの複合的な要求を満たすことはできず、シーリング、熱伝導、加熱を統合したソリューションが不可欠になっています。

3つの技術的ペインポイント

ペインポイント1 — 長期的なシーリングと防水信頼性の不足従来のEPDMや一般的なフォーム材は、長期間の圧縮後に高い圧縮永久ひずみ（通常>15%）を示し、これがシール界面の圧力を低下させ、IP67等級の維持を困難にします。道路の冠水が深刻化するインドのモンスーン期には、シーリングの不具合がショートサーキットのリスクを急激に高めます。

ペインポイント2 — 極端な温度変化に対応できない、広温度範囲での熱管理バッテリーシステムは-40°Cでの急速な予熱と45°Cでの効率的な放熱を切り替える必要がありますが、従来の熱管理ソリューションでは両立が困難です。これにより、温度制御の遅れ、性能の低下、そして安全性と耐用年数へのリスク増大につながります。

ペインポイント3 — 振動・衝撃と熱管理のカップリング課題走行中の継続的な振動は、セルの変位、コネクタの緩み、さらには内部短絡を引き起こす可能性があります。一方、高レートの急速充電時には、セル底部とコールドプレート間の微細なギャップが熱的なボトルネックとなります。従来のサーマルパッドでは、圧縮追従性と長期信頼性を同時に提供することが困難です。

Ziitekの統合ソリューション

1. バッテリーボックスのメインシーリング：Z-FOAM800シリコーンフォーム

Z-FOAM800は、独立気泡構造のシリコーンフォームで、超低吸水率（<0.1%）、UL157ガスケット認証、UL94 V-0難燃性等級を特長としています。-40°Cから200°Cの範囲で弾性を維持し、圧縮永久ひずみは1.8%（85°C/85% RHで1000時間後）と非常に低くなっています。バッテリーケースのシール溝に正確にフィットするようにダイカットされ、リベットナットによるリミット設計（圧縮率50-60%）と組み合わせることで、長期的なIP67/IP68防水性能を保証します。

2. セル底部と液冷プレート間の熱界面：TIFシリーズ サーマルゲル/シリコーンシート

セル底部に凹凸がある場合や、ギャップが1.5 mmを超える場合、従来のサーマルパッドでは効果的に充填できません。ZiitekのTIF020-19S（2.0 W/m·K）およびTIF035-05AB（3.5 W/m·K）二液性サーマルゲルは、自動塗布が可能で、段差、ギャップ、または不規則な表面を充填します。このゲルは部品にほとんど圧力（<10 psi）をかけないため、圧力に敏感なセルやIGBTモジュールへの損傷を防ぎます。熱インピーダンスは0.080°C·in²/W @10 psiと低く、放熱性を大幅に向上させます。シート状のアプリケーションには、TIF100シリーズ（1-5 W/m·K, Shore 00 27-65）も低応力での追従性を提供します。

3. 低温加熱：Kheat SP / PIシリーズヒーター

寒冷地では、バッテリーの内部抵抗が増加し、始動時の電力需要は夏場よりも40～70%高くなります。Kheatシリコンラバーヒーター（-40°C～150°C）およびポリイミド（PI）ヒーター（-60°C～250°C）は、分割加熱ゾーン、電力密度1～2 W/cm²、厚さ0.2～5 mmでの設計が可能です。ヒーターは片面にPSAを付けて供給でき、セルの底面や側面に貼り付け、温度センサーと併用することで精密な制御を実現します。TIF熱伝導材料と組み合わせることで、低温時には均一な加熱を、高温時には妨げのない熱伝導を提供し、クローズドループの熱管理システムを構築します。

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