動力電池是新能源汽車的“心臟”,而膠黏劑是實現(xiàn)“心臟”持久動力的“肌膜組織”。當前,電動化浪潮席卷全球,動力電池需求呈“井噴式”爆發(fā)增長,膠黏劑市場規(guī)模也同步放大。這期將對新能源汽車動力電池用膠及應用進行詳細的介紹。據(jù)了解,新能源汽車用的CTP結(jié)構(gòu)電池包,在設計上省卻或大幅省去中間模組部件,轉(zhuǎn)而使用大量膠來連接固定電芯。這些膠類的應用主要有兩大需求點:第一類為結(jié)構(gòu)膠,即以結(jié)構(gòu)粘接為主,兼顧一定的導熱作用;第二類為導熱膠,即以導熱粘接為主,膠粘劑應用的目的是將電 芯工作時產(chǎn)生的熱量導出到外部的散熱部件,實現(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)膠是指應用于受力結(jié)構(gòu)件膠接場合,能承受較大動負荷、靜負荷并能長期 使用的膠粘劑。代替螺栓、鉚釘或焊接等形式用來接合金屬、塑料、玻璃、木材等的 結(jié)構(gòu)部件,屬于長時間經(jīng)受大載荷、而性能仍可信賴的膠粘劑。導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,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,代替原來模組結(jié)構(gòu)的機械連接,對于強度、柔韌性、耐老化、阻燃絕緣和導熱性都提出了較高的性能要 求。動力電池包結(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 和耐高溫熱熔膠,根據(jù)其不同的特點分別應用于不同的場景。對于不同類型的結(jié)構(gòu)膠,評價其粘接性能的具體指標有3點:接頭的強度、破壞形式(內(nèi)聚破壞是最理想形式,達到接頭處材料最大強度)和膠的斷裂伸長率(反映膠體彈性)。
2 導熱膠
導熱膠主要由樹脂基體(環(huán)氧樹脂、有機硅和聚氨酯等)和導熱填料(提高導熱 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)展趨勢下,電池廠商對導熱膠 需求量大且有不斷降本需求,同時減少結(jié)構(gòu)件的設計也對用膠產(chǎn)生較高強度(大于 10Mpa)的粘接固定需求,因此在粘接強度、經(jīng)濟成本上占優(yōu)的聚氨酯導熱結(jié)構(gòu)膠 成為主流導熱用膠選擇。由于電池電芯的最佳工作溫度帶較窄(20-40℃),CTP結(jié)構(gòu)下導熱膠在電芯之 間、電芯與液冷板之間實現(xiàn)均衡散熱,從而使得電芯溫度和電芯間的溫差下降1-2℃ 將極大有利于電池熱管理系統(tǒng)。
3 動力電池用膠點解析
膠粘劑在動力電池上的四大作用:
1.為動力電池提供防護效果;
2.實現(xiàn)安全可靠的輕量化設計;
3.熱管理;
4.幫助電池應對更復雜的使用環(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,單組份有機硅膠,雙組份硅膠
3.2 導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、耐高溫熱熔膠
3.3 電芯灌封
要求:導熱,固定電芯,減震,阻燃,增加安全性,低密度
產(chǎn)品推薦:雙組份導熱硅膠
3.4 圓柱形電池底部的粘接固定
應用:線束隔離板,焊點位置保護膠
要求:阻燃,低氣味,對銅/鋁/PVC/PP/硅膠材料無腐蝕性,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熱
要求:環(huán)保,具有觸變性,導熱性好,室溫下能快速固;
產(chǎn)品推薦:導熱環(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,機械沖擊,跌落,翻轉(zhuǎn),模擬碰撞等測試。
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,諾之泰在動力電池BMS電池管理系統(tǒng)及同類型新能源儲能電池管理模塊防護、導熱及粘接固定等多元場景需求方面已經(jīng)積累了一定的技術(shù)實力與應用,幫助電池應對更復雜的使用環(huán)境、高性能和可靠性要求。
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