バッテリーパックの設計では、フォームは比較的単純なクッション層のように見える場合があります。

ただし、実際には、適切なフォームを選択することは、はるかに複雑なエンジニアリング上の決定となる可能性があります。

泡の厚さはどのくらいにすればよいでしょうか？

1 mm、2 mm、または 3 mm を選択する必要がありますか?

密度が高いほど常に優れたサポートが提供されますか?

柔らかいフォームは細胞の膨張に適応するのに優れていますか?

そしておそらく最も重要なこと:

フォームは耐用年数にわたってどれくらいの圧縮力を提供しますか?

これらの質問は、厚さや密度だけでは答えられません。

バッテリーパックの圧縮用途の場合、より重要な要素はフォームの 圧縮挙動、圧縮力、回復、応力緩和、および長期圧縮性能です。.

1. バッテリーパックにフォームが使用されるのはなぜですか?

リチウムイオン電池は寸法的に静的なコンポーネントではありません。

充電および放電中に、セルの厚さが変化する可能性があります。セルの化学的性質、構造、経年劣化の状態によっては、時間の経過とともに不可逆的な膨張が生じる場合もあります。

これは、バッテリーモジュールまたはパック構造内で寸法変化を管理する必要があるパウチセルや角形セルの場合に特に重要です。

圧縮フォーム層は次のことに役立ちます。

• セル厚の変化に対応

• 制御された接触圧力を維持する

• 組み立て公差を補正する

• コンポーネント間の相対的な動きを減らす

• 振動や機械的衝撃に対するクッション性を提供します

• セルの寸法が変化しても機械的サポートを維持する

したがって、バッテリーパック内の発泡体を単に 隙間を埋める材料と見なすべきではありません。.

これは、バッテリーの動作寿命全体にわたってセルと相互作用する機能的な機械部品です。

このため、バッテリー圧縮材料は、 圧縮力たわみ (CFD)などのパラメーターを使用して評価されることがよくあります。 厚さと密度だけではなく、

2. よくある誤解: フォームを厚くするとクッション性が良くなりますか?

必ずしもそうとは限りません。

バッテリー パックの設計に 2 mm の空きギャップがあると仮定します。

3 mm のフォームを選択し、利用可能なスペースに圧縮するのが合理的であるように思われるかもしれません。フォームを厚くすると、クッションのためのスペースが増えるように見える場合があります。

ただし、厚さは材料の形状を表すだけです。

セルが実際に経験するのは、 特定の圧縮レベルでフォームによって生成される圧縮力です。.

たとえば、2 つのフォームの初期厚さが両方とも 3 mm であるとします。

• フォーム A は、圧縮中に比較的高い圧縮力を生成する可能性があります。

• フォーム B は、より低く、より緩やかな圧縮力を生成する可能性があります。

厚さは同じでも、細胞に対する影響は大きく異なる場合があります。

同じ材料の異なる厚さを比較する場合にも同じ原理が当てはまります。

フォームを厚くすると、より多くの変位容量が得られますが、動作圧縮レベルで過度の圧縮力が発生する場合は、用途には適さない可能性があります。

したがって、重要な質問は次のようなものではありません。

「泡の厚さはどれくらいにすべきですか?」

それは次のとおりです。

「実際の動作圧縮範囲全体でフォームはどのような圧縮力を生成しますか?」

3. バッテリーパックアプリケーションではどのフォームパラメーターが重要ですか?

バッテリーパック用の圧縮フォームを評価する場合、いくつかのパラメーターを一緒に考慮する必要があります。

3.1 圧縮力たわみ (CFD)

圧縮力たわみ (CFD) は、フォームが特定のたわみまで圧縮されたときにフォームによって生成される力を表します。

例えば：

• 10%圧縮

• 25%圧縮

• 50%圧縮

各圧縮レベルで生じる力により、密度だけよりも材料の機械的挙動をより明確に把握できます。

バッテリー用途の場合、一般的に目的は、入手可能な最も硬い材料を選択することではありません。

代わりに、フォームはセルの許容圧力範囲内で適切かつ制御された圧縮応答を提供する必要があります。

このため、圧縮曲線は材料選択の重要な部分となります。

3.2 圧縮曲線

単一の CFD 値が常に十分な情報を提供するとは限りません。

たとえば、サプライヤーは以下を提供する場合があります。

圧縮力 @ 25% = XX kPa

この値は便利ですが、実際のアプリケーションが 10% ～ 40% の圧縮で動作する場合はどうなるでしょうか?

圧縮範囲全体にわたるフォームの挙動は、特定の 1 つのテスト ポイントでのパフォーマンスよりも重要である可能性があります。

2 つの仮説的なマテリアルを考えてみましょう。

2 つの材料は 25% 圧縮で同様の性能を示す可能性があります。

ただし、圧縮レベルが高くなると、その動作が大きく異なる場合があります。

セルの膨張により使用中にフォームの圧縮が増加する場合、この違いはパック全体の設計にとって重要になる可能性があります。

このため、エンジニアは 予想される圧縮範囲全体にわたる力とたわみの挙動を評価する必要があります。単一のデータ ポイントに依存するのではなく、

4. 長期圧縮: フォームはその力を維持しますか?

初期圧縮パフォーマンスは方程式の一部にすぎません。

バッテリーパックは、充電と放電のサイクルを繰り返すことで動作することが期待されます。

セルは繰り返し膨張と収縮を繰り返す可能性があり、長期間の老化によりさらなる寸法変化が生じる可能性があります。

したがって、フォームは長期間にわたってその機械的機能を維持する必要があります。

ここで、 応力緩和 と 圧縮永久歪み が重要になります。

ストレス緩和

応力緩和は、材料が比較的一定の変形に保たれ、生成される力が時間の経過とともに徐々に減少するときに発生します。

例えば：

フォームは、特定の圧縮レベルで最初に 100 kPa を生成することがあります。

長時間圧縮された状態が続くと、力が低下することがあります。

元の設計が初期圧縮力のみを考慮している場合、実際の長期性能は最初のテスト結果と異なる可能性があります。

圧縮永久歪み

圧縮永久歪みは、圧縮後に材料が永久変形を保持する傾向を表します。

圧縮永久歪みが高いと、材料が元の厚さを回復し、一貫した機械的サポートを維持する能力が低下する可能性があります。

したがって、バッテリー圧縮アプリケーションの場合、長期的なパフォーマンスを評価する際には両方の特性を考慮する必要があります。

5. 柔らかいフォームは常により優れた細胞増殖管理を提供しますか?

繰り返しますが、必ずしもそうとは限りません。

柔らかいフォームはより多くの膨張に対応できるため、自動的に優れていると思いがちです。

ただし、柔らかすぎる素材は十分な機械的サポートを提供できない可能性があります。

一方、材料が硬すぎると、セルが膨張するときに過剰な圧縮力が発生する可能性があります。

目的は、以下の間の適切なバランスを見つけることです。

気泡の膨張
→ 発泡体の厚み
→ 圧縮率
→ 圧縮力
→ 回復
→ 長期力保持

これが、バッテリー パックのフォームの選択が、 機械的なマッチングの問題である理由です。単に材料の硬さの決定ではなく、基本的に

6. マイクロセルラー PU フォームがバッテリー用途に検討されるのはなぜですか?

マイクロセルラー ポリウレタン (PU) フォームは、さまざまな圧縮特性と回復特性を提供するように設計できます。

配合と構造に応じて、マイクロセルラー PU フォームは次の組み合わせを提供できます。

• 制御された圧縮

• クッション性

• 弾性回復

• 振動管理

• 応力分布

• 長期的な圧縮パフォーマンス

これらの特性により、マイクロセルラー PU フォームは次のような用途に対する潜在的な材料ソリューションになります。

• EV用バッテリーパック

• バッテリーモジュール

• パウチセルの圧縮

• セル間のクッション性

• セルからモジュールまでのクッション性

• バッテリー拡張管理

ただし、「PU フォーム」だけでは十分な材料仕様とは言えません。

PU フォームが異なれば、次の点が大幅に異なります。

• 密度

• 硬度

• 細胞構造

• 圧縮力

• 回復動作

• 圧縮永久歪み

• 温度性能

したがって、正しい質問は次のとおりではありません。

「PUフォームはバッテリーパックに使用できますか?」

より有益な質問は次のとおりです。

「特定のバッテリー設計に必要な圧縮動作を提供する PU フォームはどれですか?」

7. バッテリーパックのフォーム選択への実際的なアプローチ

現在、バッテリー用途の圧縮フォームを評価している場合は、フォームの仕様ではなく、実際の動作条件から始めてください。

ステップ 1: セルのタイプを定義する

アプリケーションが以下を使用しているかどうかを特定します。

• パウチセル

• 角形セル

• 円筒形セル

機械的要件は、セル設計が異なると大きく異なる場合があります。

ステップ 2: 利用可能なギャップを定義する

例えば：

有効ギャップ：2.5mm

利用可能なスペースは、必要なフォームの厚さを決定する重要な要素の 1 つです。

ステップ 3: ターゲット圧縮を定義する

組み立て中および操作中にフォームがどの程度圧縮されるかを決定します。

例えば：

初期圧縮: 20 ～ 30%

実際の値は、普遍的な目標を適用するのではなく、特定のバッテリー設計によって決定される必要があります。

ステップ 4: 必要な圧縮力を定義する

これは最も重要なパラメータの 1 つです。

単にフォームのサプライヤーに伝える代わりに、次のようにします。

「柔らかい泡が必要です。」

必要な圧縮力または圧力範囲を指定すると、さらに便利です。

ステップ 5: セルの拡張を検討する

動作中および経年劣化中にセルの厚さがどのように変化するかを推定します。

次に、フォームを対応する圧縮範囲全体で評価する必要があります。

ステップ 6: 長期的なパフォーマンスを評価する

考慮する：

• 圧縮永久歪み

• ストレス緩和

• 回復

• 耐熱性

• 圧縮サイクル性能

ステップ 7: フォームの厚さと密度を選択する

上記のパラメータを理解した後でのみ、厚さと密度を最終的に決定する必要があります。

言い換えると：

厚さから始めてフォームを探すのはやめてください。

から始めて 機械的要件、次にどのフォーム構造と厚さがそれらを満たすことができるかを決定します。

8. バッテリーフォームサンプルをリクエストする場合、どのような情報を提供する必要がありますか?

次のような一般的な問い合わせ。

「EV バッテリー用途に推奨されるフォームを教えてください。」

通常、有意義な資料を推奨するには十分な情報が提供されません。

より有用な技術的な問い合わせには次のものが含まれます。

用途: セル間/セル間圧縮パッド

セルタイプ: パウチ型/角型/円筒型

有効ギャップ： XXmm

対象フォーム厚さ： XXmm

初期圧縮: XX%

必要圧縮力： XX～XX kPa

動作温度： XX～XX℃

圧縮サイクル: XX サイクル

必要な圧縮永久歪み: XX%

追加要件: 難燃性、電気絶縁性、耐熱性、接着剤の裏地、ダイカット、またはその他の要件

適用条件がより明確に定義されるほど、フォームサプライヤーは潜在的な材料をより正確に評価できます。

9. サプライヤーからのバッテリー圧縮フォームを評価する方法

さまざまな材料を比較する場合、技術データシートの最初のいくつかの数値に注目しがちです。

密度。
厚さ。
硬度。

これらのパラメータは便利ですが、すべてを説明するものではありません。

圧縮アプリケーションの場合、多くの場合、次のことを要求する方が便利です。

• 圧縮力たわみデータ

• 力-たわみ曲線

• 圧縮永久歪みデータ

• 応力緩和データ

• 回復特性

• 温度性能

• 長期的な圧縮パフォーマンス

• 実際の使用条件でのサンプルテスト

このアプローチにより、エンジニアは単にカタログ仕様を比較するのではなく、に基づいて材料を評価することができます 機能的性能。

10. バッテリーパックの発泡材の選択について考えるより良い方法

バッテリー用途の場合、選択プロセスは 1 つのエンジニアリング チェーンに簡素化できます。

セルの挙動
↓
有効ギャップ
↓
発泡体の厚さ
↓
圧縮率
↓
圧縮力
↓
応力緩和/圧縮永久歪み
↓
長期機械的性能

これは、単に材料が「柔らかい」か「硬い」かを尋ねるよりも、圧縮フォームを評価するためのより完全な方法です。

XY フォームの場合、 などのマイクロセルラー PU フォーム ソリューションは、 INF シリーズ アプリケーションの特定の要件に基づいて評価できます。

材料の選択は、製品グレードだけではなく、必要な圧縮範囲、圧縮力、回復挙動、温度条件、長期性能に基づいて行う必要があります。

結論: バッテリーフォームの選択は厚さだけではありません

バッテリー パック用のフォームを選択する際に覚えておくべきことが 1 つあるとすれば、それは次のとおりです。

フォームが厚いからといって自動的にクッショニングが優れているわけではありませんし、フォームが柔らかいからといって自動的に膨張管理が優れているというわけでもありません。

適切な材料は、バッテリー システムの実際の機械的動作に適合する必要があります。

主な質問は次のとおりです。

• 細胞はどれくらい膨張するのでしょうか？

• 利用可能なギャップはどれくらいですか?

• フォームはどのような圧縮範囲に達しますか?

• どの程度の圧縮力が許容されますか?

• 泡はどうやって回復するのでしょうか？

• 長期間圧縮した後、どれくらいの力が保持されますか?

• 温度とサイクリングはパフォーマンスにどのような影響を与えますか?

したがって、適切なバッテリー圧縮フォームは、 圧縮挙動と長期性能に基づいて選択する必要があります。厚さや密度だけではなく、

バッテリーパック開発者が圧縮フォームを評価する場合、 セルタイプ、利用可能なギャップ、目標圧縮、必要な圧縮力、動作温度、長期性能要件を提供すること が最良の出発点となります。

なぜなら、バッテリーパックにおいて最も重要なのはフォームの厚さではないからです。

それは、セルが膨張するときにフォームがどのように動作するか、そしてその動作がバッテリーの寿命にわたってどのように変化するかです。