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【動力電池】新能源汽車鋰電池的導熱粘接方案

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【摘要】:
新能源電動汽車,是解決能源、環境、城市交通等問題的一個主流趨勢,也是未來汽車產業發展的一個主要方向。 在純電動汽車(EV)的成本構成中,電力驅動系統(包括動力電池系統和電機驅動系統),占比達到整車的50%以上。其中,鋰電池是關鍵之一,故有“得鋰者得天下”的呼聲。
而膠粘劑是實現電力驅動系統穩定、高效、持久、安全工作的一個核心因素之一。
      有機硅創造美好未來!

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新能源汽車的發展現狀

  新能源電動汽車,是解決能源、環境、城市交通等問題的一個主流趨勢,也是未來汽車產業發展的一個主要方向。 

現狀

  當下,家用的混合動力汽車,純電動汽車已在大地區投入使用;電動公共汽車、巡邏車、接待車、搬運車、擺渡車等,已經在各行業得到廣泛普及。燃料電池汽車、生物能源汽車等潔凈能源汽車已正在如火如荼的研發設計中,未來必將成為主流。

政策

  我國新能源汽車的發展前景無限開闊。近10年來,國務院不斷加大對其資金的投入,包括對技術進步、技術改造專項基金、支持重點汽車生產企業等。各城市也在不斷在政策、發展規劃、基礎設施建設,消費補貼,等環節積極參與新能源汽車的普及推廣中。

格局

  傳統汽車產業鏈涉及一百多個產業,新能源汽車是在傳統汽車產業鏈的基礎上進行延伸。當前,多數國家將重點放在發展純電動車上。上游主要增加了鋰離子電池、電機及控制系統、汽車整車控制系統,下游則增加了充電設施、電池回收等產業。 

核心

  在純電動汽車(EV)的成本構成中,電力驅動系統(包括動力電池系統和電機驅動系統),占比達到整車的50%以上。其中,鋰電池是關鍵之一,故有“得鋰者得天下”的呼聲。

而膠粘劑是實現電力驅動系統穩定、高效、持久、安全工作的一個核心因素之一。

汽車動力電池的基本構成

汽車動力電池簡介

  目前主流的汽車動力電池是:三元鋰和磷酸鐵鋰電池。三元鋰電池具有能量密度高、低溫性能好、可靠性高、壽命長、電池續航也更長等特點,但造價偏高;而磷酸鐵鋰電池成本低、便于汽車量產且電池易于回收,安全性較三元鋰高,但續航上遜于三元鋰電池。

各種電池的性能對比

1軟包電池

(1)安全性能好:軟包電池在結構上采用鋁塑膜包裝,在發生安全隱患的情況下軟包電池最多只會鼓氣裂開,而不像鋼殼鋁殼電芯那樣會發生爆炸。

(2)重量輕:軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40%,較鋁殼鋰電池輕20%。

(3)容量大:采用軟包裝節約體積20%以上,比容量提高50%。

(4)內阻?。喝戇緋氐哪謐杞巷緋匭?,可以極大的降低電池的自耗電。

(5)設計靈活:外形可變任意形狀,可以做更薄,可根據客戶的需求定制,開發新的電芯型號。

(6)一致性較差;

(7)成本較高,通過規?;餼?;

(8)漏液,通過提升鋁塑膜質量來解決 ;

2圓柱電池

(1)自動化生產工藝成熟,產品良率高,pack成本較低;

(2)采用圓柱形的電池組一致性強,電池組能量密度較高;

(3)電池小、電池組散熱面積大,散熱性能優于方型電池;

(4)生產工藝成熟,電池一致性較高。

(5)人們普遍擔心其中一只電池出現問題,就會影響整車的供電,輕者造成電動汽車趴窩,重者造成各種事故; 

3方形電池

(1)殼體采用鋁合金、不銹鋼等,內部采用卷繞式或者疊片式;

(2)對電芯的?;ぷ饔們坑諑了苣さ緋?,電芯安全性相對圓柱型電池有較大改善;

(3)殼體較重導致電池組能量密度有限,自動化生產程度低,產品良率低,一致性較差。

動力電池用膠解決方案

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境。

動力電池組裝用膠點解析

軟裝電池組裝用膠解析

電芯與電芯之間的粘接——結構粘接

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:

雙組份聚氨酯結構膠

單組份有機硅膠

雙組份硅膠

產品特點:

雙組份聚氨酯結構膠:耐高低溫性能好,固化物膠層柔韌,收縮率低,耐沖擊性好,粘接強度高;

單組份導熱硅膠:涂覆方便,粘接性良好,但是大面積使用固化慢或內部不固化;

雙組份硅膠:需要施膠設備,若使用小包裝,成本高,但是大面積使用內外都可以固化粘接;

圓柱形電池組裝用膠解析

1) 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; 

推薦產品:

第四代丙烯酸結構膠

耐高溫熱熔膠

產品特點:

第四代丙烯酸結構膠:低氣味,適合小空間大量使用,耐疲勞性能好;耐高溫熱熔膠:及時粘接性能優異,但需要特定的施膠設備;

2) 電芯灌封 

要求:導熱,固定電芯,減震,阻燃,增加安全性,低密度

產品推薦:

雙組份導熱硅膠

產品特點:

有機硅導熱灌封膠,膠層柔韌,減震效果好,導熱系數可調節,但整體灌封大幅增加電池組重量,并增加成本;

3)圓柱形電池底部的粘接固定

線束隔離板,焊點位置?;そ?/span>

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

產品推薦:

阻燃黃膠,UV膠,環氧?;そ?/span>

產品特點:

黃膠:阻燃級別可以達到V0,對多種基材都有良好粘性,但介電損耗高,是溶劑膠,不環保;

UV膠:可快速固化,透明美觀,對金屬和塑料附著力好,但阻燃性達到V0較難;

環氧膠:耐熱性、電氣特性、抗藥品性好,優異的粘接性能,但固化速度受眾多因素影響;

4)圓柱電池支架固定  

性能要求:耐老化性能優異,柔韌性能好   

產品推薦:丙烯酸結構膠

性能特點:低氣味,高韌性,耐疲勞,粘接強度高,對多種基材附著力好   

方形電池組裝用膠解析

1) 殼體粘接 

基材:鋁合金殼體/鋁塑膜包覆Pp/鋁材/PC

要求:快速定位,基材間粘接良好;

產品推薦:

耐高溫熱熔膠

產品特點:

初粘性好,定位速度快,能實現良好粘接,但是需要特殊的施膠設備

2) PA

要求:兩基材之間的粘接強度在5MPa以上,耐振動,在-40℃~85℃的溫度范圍內,耐沖擊性好。操作時間控制在30-40分鐘內   

產品推薦:

環氧結構膠

第四代丙烯酸結構膠

產品特點:

環氧結構膠:韌性好,抗沖擊性能好,適合多種材質的粘接;

第四代丙烯酸結構膠:低氣味,耐疲勞,適合小面積大量使用

3) 底板與電芯之間的導熱 

要求:環保,具有觸變性,導熱性好,室溫下能快速固化;   

產品推薦:

環氧結構膠

第四代丙烯酸結構膠

產品特點:

環氧結構膠:韌性好,抗沖擊性能好,適合多種材質的粘接;

第四代丙烯酸結構膠:低氣味,耐疲勞,適合小面積大量使用

汽車動力電池其它用膠點

BMS電池管理系統

電路板涂覆

要求:單組份,可刷涂,立面不流淌,可操作時間長;   

產品推薦:
單組份硅膠   

產品特點:

單組份硅膠適合淺層涂覆,靠濕氣固化,可操作時間長,但是不是每一家都有BMS系統;

箱體密封

要求:低強度,易拆卸,慢表干,較高伸長率   

產品推薦:

單組份硅膠 

MS膠

產品特點:

單組份有機硅:慢表干,斷裂伸長率好,但是不易拆卸;

MS膠:彈性膠,粘接性比單組份的有機硅好,但是耐水性較有機硅差,難拆卸

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,模擬碰撞等測試   

產品推薦:

厭氧螺紋鎖固膠

產品特點:多種型號,能滿足不同的粘接強度要求,耐振動性、耐溫性好   

銘牌粘接   

基材:大部分是鋁合金和表面經過處理的鋼鐵件

要求:耐振動,膠層有韌性,初粘力強,膠黏劑具有一定的觸變性,對基材粘接力好

產品推薦:

丙烯酸結構膠

低溫固化環氧膠

產品特點:丙烯酸結構膠:膠體可立面施膠,耐振動抗疲勞性好,能對基材很好粘接,但是成本較高;

低溫固化環氧膠:在較低溫度下也可較快固化,耐油耐化學介質性好,但膠層偏硬。

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