目前,汽车的使用量越来越大。新能源电动汽车,是解决能源、环境、城市交通等问题的一个主流趋势,也是未来汽车产业发展的一个主要方向。
动力电池是新能源汽车的“心脏”,而胶黏剂是实现“心脏”持久动力的“肌膜组织”。当前,电动化浪潮席卷全球,动力电池需求呈“井喷式”爆发增长,胶黏剂市场规模也同步放大。
据了解,新能源汽车用的CTP结构电池包,在设计上省却或大幅省去中间模组部件,转而使用大量胶来连接固定电芯。这些胶类的应用主要有两大需求点:第一类为结构胶,即以结构粘接为主,兼顾一定的导热作用;第二类为导热胶,即以导热粘接为主,胶粘剂应用的目的是将电 芯工作时产生的热量导出到外部的散热部件,实现热管理的部分功能作用,兼顾结构粘接要求。
结构胶需起到将电芯与pack壳体可靠连接、固定的作用,代替原来模组结构的机械连接,对于强度、柔韧性、耐老化、阻燃绝缘和导热性都提出了较高的性能要 求。
动力电池包结构胶主要有聚氨酯结构胶、丙烯酸结构胶、硅胶、环氧结构胶、UV胶 和耐高温热熔胶,根据其不同的特点分别应用于不同的场景。
对于不同类型的结构胶,评价其粘接性能的具体指标有3点:接头的强度、破坏形式(内聚破坏是最理想形式,达到接头处材料最大强度)和胶的断裂伸长率(反映胶体弹性)。
导热胶
导热胶主要由树脂基体(环氧树脂、有机硅和聚氨酯等)和导热填料(提高导热 性,有氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)以及氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁 (MgO)、氧化锌(ZnO)等)组成。电池包在CTP发展趋势下,电池厂商对导热胶 需求量大且有不断降本需求,同时减少结构件的设计也对用胶产生较高强度(大于 10Mpa)的粘接固定需求,因此在粘接强度、经济成本上占优的聚氨酯导热结构胶 成为主流导热用胶选择。
由于电池电芯的最佳工作温度带较窄(20-40℃),CTP结构下导热胶在电芯之 间、电芯与液冷板之间实现均衡散热,从而使得电芯温度和电芯间的温差下降1-2℃ 将极大有利于电池热管理系统。
动力电池用胶点分析
胶粘剂在动力电池上的四大作用:
为动力电池提供防护效果;
实现安全可靠的轻量化设计;
热管理;
帮助电池应对更复杂的使用环境。
① 电芯与电芯之间的粘接——结构粘接
基材:铝板和外包PET膜
要求:粘接定位,导热,与PET膜和铝板粘接性好
解决方案:双组份聚氨酯结构胶,单组份有机硅胶,双组份硅胶
② 导电片与模组壳体的粘接
基材:PC片和镍片/铝片 镍片/铝片和ABS/PC
要求:粘接定位,耐温-40℃~85℃ 快速定位;
推荐产品:双组分丙烯酸结构胶、耐高温热熔胶
③ 电芯灌封
要求:导热,固定电芯,减震,阻燃,增加安全性,低密度
产品推荐:双组份导热硅胶
④ 圆柱形电池底部的粘接固定
应用:线束隔离板,焊点位置保护胶
要求:阻燃,低气味,对铜/铝/PVC/PP/硅胶材料无腐蚀性,尽可能快速固化
产品推荐:阻燃黄胶,UV胶,环氧保护胶
⑤ 圆柱电池支架固定
性能要求:耐老化性能优异,柔韧性能好
产品推荐:丙烯酸结构胶
⑥ 底板与电芯之间的导热
要求:环保,具有触变性,导热性好,室温下能快速固;
产品推荐:导热环氧结构胶,双组分丙烯酸结构胶
⑦ 电池的螺纹锁固
要求:能满足要求的振动,机械冲击,跌落,翻转,模拟碰撞等测试。
产品推荐:厌氧螺纹锁固胶
⑧ 铭牌粘接
基材:大部分是铝合金和表面经过处理的钢铁件。
要求:耐振动,胶层有韧性,初粘力强,胶黏剂具有一定的触变性,对基材粘接力好。
产品推荐:丙烯酸结构胶、低温固化环氧胶。