動(dòng)力電池是新能源汽車的“心臟”,而膠黏劑是實(shí)現(xiàn)“心臟”持久動(dòng)力的“肌膜組織”。當(dāng)前,電動(dòng)化浪潮席卷全球,動(dòng)力電池需求呈“井噴式”爆發(fā)增長(zhǎng),膠黏劑市場(chǎng)規(guī)模也同步放大。這期將對(duì)新能源汽車動(dòng)力電池用膠及應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的介紹。據(jù)了解,新能源汽車用的CTP結(jié)構(gòu)電池包,在設(shè)計(jì)上省卻或大幅省去中間模組部件,轉(zhuǎn)而使用大量膠來(lái)連接固定電芯。這些膠類的應(yīng)用主要有兩大需求點(diǎn):第一類為結(jié)構(gòu)膠,即以結(jié)構(gòu)粘接為主,兼顧一定的導(dǎo)熱作用;第二類為導(dǎo)熱膠,即以導(dǎo)熱粘接為主,膠粘劑應(yīng)用的目的是將電 芯工作時(shí)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出到外部的散熱部件,實(shí)現(xiàn)熱管理的部分功能作用,兼顧結(jié)構(gòu)粘接要求。結(jié)構(gòu)膠是指應(yīng)用于受力結(jié)構(gòu)件膠接場(chǎng)合,能承受較大動(dòng)負(fù)荷、靜負(fù)荷并能長(zhǎng)期 使用的膠粘劑。代替螺栓、鉚釘或焊接等形式用來(lái)接合金屬、塑料、玻璃、木材等的 結(jié)構(gòu)部件,屬于長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受大載荷、而性能仍可信賴的膠粘劑。導(dǎo)熱膠主要用于完成電芯與電芯之間,以及電芯與液冷管之間的熱傳導(dǎo),膠的具體 使用形式包括墊片、灌封、填充等。
1 結(jié)構(gòu)膠
結(jié)構(gòu)膠需起到將電芯與pack殼體可靠連接、固定的作用,代替原來(lái)模組結(jié)構(gòu)的機(jī)械連接,對(duì)于強(qiáng)度、柔韌性、耐老化、阻燃絕緣和導(dǎo)熱性都提出了較高的性能要 求。動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)膠主要有聚氨酯結(jié)構(gòu)膠、丙烯酸結(jié)構(gòu)膠、硅膠、環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠、UV膠 和耐高溫?zé)崛勰z,根據(jù)其不同的特點(diǎn)分別應(yīng)用于不同的場(chǎng)景。對(duì)于不同類型的結(jié)構(gòu)膠,評(píng)價(jià)其粘接性能的具體指標(biāo)有3點(diǎn):接頭的強(qiáng)度、破壞形式(內(nèi)聚破壞是最理想形式,達(dá)到接頭處材料最大強(qiáng)度)和膠的斷裂伸長(zhǎng)率(反映膠體彈性)。
2 導(dǎo)熱膠
導(dǎo)熱膠主要由樹(shù)脂基體(環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅和聚氨酯等)和導(dǎo)熱填料(提高導(dǎo)熱 性,有氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)以及氮化硅(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鎂 (MgO)、氧化鋅(ZnO)等)組成。電池包在CTP發(fā)展趨勢(shì)下,電池廠商對(duì)導(dǎo)熱膠 需求量大且有不斷降本需求,同時(shí)減少結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)也對(duì)用膠產(chǎn)生較高強(qiáng)度(大于 10Mpa)的粘接固定需求,因此在粘接強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)成本上占優(yōu)的聚氨酯導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠 成為主流導(dǎo)熱用膠選擇。由于電池電芯的最佳工作溫度帶較窄(20-40℃),CTP結(jié)構(gòu)下導(dǎo)熱膠在電芯之 間、電芯與液冷板之間實(shí)現(xiàn)均衡散熱,從而使得電芯溫度和電芯間的溫差下降1-2℃ 將極大有利于電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。
3 動(dòng)力電池用膠點(diǎn)解析
膠粘劑在動(dòng)力電池上的四大作用:
1.為動(dòng)力電池提供防護(hù)效果;
2.實(shí)現(xiàn)安全可靠的輕量化設(shè)計(jì);
3.熱管理;
4.幫助電池應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的使用環(huán)境。
3.1 電芯與電芯之間的粘接——結(jié)構(gòu)粘接
基材:鋁板和外包PET膜
要求:粘接定位,導(dǎo)熱,與PET膜和鋁板粘接性好
解決方案:雙組份聚氨酯結(jié)構(gòu)膠,單組份有機(jī)硅膠,雙組份硅膠
3.2 導(dǎo)電片與模組殼體的粘接
基材:PC片和鎳片/鋁片 鎳片/鋁片和ABS/PC
要求:粘接定位,耐溫-40℃~85℃ 快速定位;
推薦產(chǎn)品:雙組分丙烯酸結(jié)構(gòu)膠、耐高溫?zé)崛勰z
3.3 電芯灌封
要求:導(dǎo)熱,固定電芯,減震,阻燃,增加安全性,低密度
產(chǎn)品推薦:雙組份導(dǎo)熱硅膠
3.4 圓柱形電池底部的粘接固定
應(yīng)用:線束隔離板,焊點(diǎn)位置保護(hù)膠
要求:阻燃,低氣味,對(duì)銅/鋁/PVC/PP/硅膠材料無(wú)腐蝕性,盡可能快速固化
產(chǎn)品推薦:阻燃黃膠,UV膠,環(huán)氧保護(hù)膠
3.5 圓柱電池支架固定
性能要求:耐老化性能優(yōu)異,柔韌性能好
產(chǎn)品推薦:丙烯酸結(jié)構(gòu)膠
3.6 底板與電芯之間的導(dǎo)熱
要求:環(huán)保,具有觸變性,導(dǎo)熱性好,室溫下能快速固;
產(chǎn)品推薦:導(dǎo)熱環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠,雙組分丙烯酸結(jié)構(gòu)膠
3.7 電池的螺紋鎖固
要求:能滿足要求的振動(dòng),機(jī)械沖擊,跌落,翻轉(zhuǎn),模擬碰撞等測(cè)試。
產(chǎn)品推薦:厭氧螺紋鎖固膠
選擇一款適合的膠水可以讓汽車的性能錦上添花,諾之泰在動(dòng)力電池BMS電池管理系統(tǒng)及同類型新能源儲(chǔ)能電池管理模塊防護(hù)、導(dǎo)熱及粘接固定等多元場(chǎng)景需求方面已經(jīng)積累了一定的技術(shù)實(shí)力與應(yīng)用,幫助電池應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的使用環(huán)境、高性能和可靠性要求。
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