熱伝導性シリコーンパッド：新エネルギー分野での応用解析

1 はじめに：新エネルギー産業の発展状況

世界的なグリーン排出削減を背景に、中国のクリーンエネルギー産業は飛躍的な発展を遂げた。業界データによると、中国の風力発電設備は過去 10 年間で 6 倍に増加し、太陽光発電設備は180 倍に増加しました。クリーン エネルギーのコストは60% ～ 80%大幅に減少しました。新エネルギー車の分野では、2025年1月から7月までの中国の新エネルギー車の生産と販売はそれぞれ823.2万台と822万台に達し、市場普及率は45％となり、新エネルギー車産業発展計画（2021～2035年）が定めた目標20％を前倒しで達成した。この爆発的な成長により、パワーバッテリーとエネルギー貯蔵市場の急速な拡大が促進されるとともに、バッテリーの熱管理技術に対するより高い要件も課されています。 [10](@ref)

バッテリーのエネルギー密度が増加し続けるにつれて、バッテリーパックの熱放散の問題がますます顕著になってきています。研究によると、リチウムイオン電池の場合、温度が10°C上昇するごとに寿命が約半分に減り、動作温度が50°Cを超えると電池の性能劣化が加速します。バッテリーの熱管理システムの主要素材としての熱伝導性シリコーンパッドの技術進歩は、新エネルギー車の安全性と信頼性に直接関係しています。現在、中国の熱伝導性シリコーンパッドの市場規模は45億元を超え、2025年までに78億元に達すると予想されており、年間平均成長率は約20％で安定している。新エネルギー車分野の需要シェアは2020年の18%から2023年には28%へと急速に増加しており、2025年までに32%を超えると予想されています。 [11](@ref)

2 エネルギー貯蔵および自動車用バッテリーパックにおける放熱管理の現状

バッテリーの熱管理は、バッテリーのパフォーマンス、安全性、耐用年数を確保するための重要な要素です。現在、主流のバッテリー冷却技術には、空冷、液体冷却、相変化材料冷却、およびヒートパイプ冷却の 4 つの主要なカテゴリが含まれます。電気自動車の電源システムの出力が継続的に増加するにつれて、バッテリーパックのエネルギー密度が大幅に増加し、放熱効率に対する要件も増加しています。 [11](@ref)

3 エネルギー貯蔵および自動車用バッテリーパックにおける熱伝導性シリコーンパッドの適用状況

熱伝導性シリコーンパッドは、基材としてシリコーンゴムを使用し、熱伝導性フィラー（金属酸化物、窒化ホウ素など）を充填した複合材料であり、バッテリーの熱管理においてサーマルインターフェースマテリアル（TIM）として重要な役割を果たします。その中心的な機能は、界面のギャップを埋めて空気（熱伝導率はわずか約 0.024 W/m・K）を置き換えて効率的な熱伝導チャネルを形成し、接触熱抵抗を30% ～ 50%削減することです。 [10,11](@ref)

バッテリーパックの設計では、熱伝導性シリコーンパッドは主に次のシナリオで使用されます。セル間に熱伝導と電気絶縁の二重障壁を形成します。バッテリーモジュールとケースの間に熱を効率的に外部冷却システムに伝導します。液冷プレートとバッテリーの間の接触面では、熱伝導効果を高め、界面の熱抵抗を低減します。また、その優れた柔軟性により、熱膨張と収縮による応力を吸収し、バッテリーパックの長期使用時の構造的損傷を防ぎます。 [11](@ref)

4 コアパラメータ要件と市場調査

エネルギー貯蔵および自動車用バッテリー パックには、熱伝導性シリコン パッドに対する非常に厳しい性能要件があります。主な指標としては、熱伝導率、密度と軽量性、電気絶縁性能、難燃性、長期信頼性などが挙げられます。 [11](@ref)

軽量という点では、従来の熱伝導性シリコンパッドの密度は一般に3.0 ～ 3.2 g/cm3ですが、新世代の低密度製品は2.6 g/cm3 、さらには1.xg/cm3に達するという画期的な進歩を遂げています。従来の熱伝導性シリコーンパッド（密度3.0g/cm3）が5kg必要な電池パックを例にとると、密度1.5g/cm3の超軽量品を使用した場合、重量は約2.5kgまで削減でき、電池パックあたり2.5kgの軽量化効果が得られます。これは車両の軽量化と航続距離の向上にとって非常に重要です。 [11](@ref)

5 要約と展望: 相乗的な発展とイノベーションの傾向

エネルギー貯蔵および新エネルギーバッテリーパックの急速な開発により、熱伝導性シリコーンパッド産業の進歩が大きく促進されました。材料技術の進歩は重要です。ナノアルミナ、窒化ホウ素、ダイヤモンドなどの新しいフィラーの適用により、熱伝導性シリコンパッドの熱伝導率は15 W/m・Kまで増加しました。新素材の導入により、熱伝導性シリコンパッドの熱効率、耐熱性、柔軟性が飛躍的に向上しました。 [11](@ref)

軽量、低密度の熱伝導性シリコーンパッドは、業界の研究開発の焦点となっています。新世代製品の密度は2.6 g/cm3 、さらには1.xg/cm3という画期的な記録を達成しました。この軽量化の進歩は、新エネルギー車の航続距離を向上させる上で非常に重要です。改質金属酸化物フィラーを適用すると、粒径が小さくなり、分布がより均一になり、低密度と高熱伝導率の理想的な組み合わせが実現します。 [11](@ref)

将来的に、熱伝導性シリコーンパッド業界は、エネルギー貯蔵および新エネルギーバッテリーパックの継続的にアップグレードされる熱管理のニーズを満たすために、熱性能、軽量化、およびコスト管理において革新を続ける必要があります。同時に、業界は標準構築を強化し、産業チェーンの共同イノベーションを促進し、グリーンエネルギー理念の健全な発展を共同で推進する必要がある。 [10,11](@ref)