【原創】【高工年會】動力電池熱管理材料創新應用
材料文章來源自：高工鋰電網
2022-01-05 09:56:22 閱讀：46
電動化規模普及，新能源汽車依然存在安全、續航及充電速度三大焦慮，這些都與電池的熱管理息息相關。
派克洛德高階應用工程師熊偉的判斷是，隨著整車電池總能量及能量密度的提升，對快充的需求，電池熱管理的重要性將日益凸顯。
在2021年高工鋰電年會上，派克洛德高階應用工程師熊偉發表“先進熱管理材料助力新能源汽車行業發展”的主題演講。
作出上述判斷的依據是，在外界絕熱環境下，鋰離子電池放電溫度逐步上升，若長期在高溫狀態下工作，其迴圈壽命將降低、放電功率會受限，同時充電時間也將延長。
從電芯熱傳導路徑來看，電池常見的散熱方式有風冷、液冷和直冷3種，動力電池領域常用的方案是液冷與直冷。
眾所周知，熱量在自發的情況下只能從高溫物體傳向低溫物體，因此電芯或模組的熱量能夠從液冷板及時導走。
但電芯或者模組的外殼與液冷板間並不是十分貼合，縫隙中存在空氣，而空氣的導熱率不高，因而嚴重阻礙熱量的有效傳遞。派克洛德研發出導熱率高的導熱材料，透過其置換出導熱率低的空氣，可以大大提升熱量傳遞效率。
目前，市面上導熱材料的方案主要有液態導熱膠與固態墊片兩類，派克洛德生產的是液態導熱膠。
熊偉介紹了幾組例項，如同等情況下，導熱填縫劑的熱阻小於導熱墊片，若想熱阻相同導熱墊片厚度則要求更薄，這個實現起來有兩大難點，一是導熱片為固態，受壓有一定的限度；二是對電芯、模組過度施壓，易造成其變形或損壞。
因而，相較於導熱墊片，液態導熱膠的熱阻遠小於相似導電率的導熱墊片，且不需要很大的壓力。同時採用液態導熱膠的電池溫度小於採用導熱墊片的電池溫度，更小於沒有任何導熱材料的電池。
其原理在於，電芯、模組及液冷板表面並不光滑，存在細微的孔洞，而導熱墊片為固態，無法完美貼合這些孔洞將空氣排出，進而影響熱量傳導。而液態導熱膠是膏狀，其浸潤性較好，點膠後能夠貼合這些細微孔洞，儘可能多的置換出空氣，實現良好的介面傳熱。
派克洛德導熱膠均由樹脂和固化劑的雙組分構成，透過自動化的點膠裝置泵出來，經過計量泵實現精準的，可預期的輸出，然後進入混合管，經過充分混合後點在基材上。
透過自動化點膠裝置點膠，液態導熱膠具備高效率、低成本、良好的產品形狀適應性等效能特徵，且無需事先剪裁，浪費小，適用於大規模自動化生產。
此外，雙組分導熱膠還具備室溫儲存，不需要冷藏或加熱固化的優勢，降低了客戶使用成本，且打膠裝置維護簡單。
熊偉指出，派克洛德液態導熱膠方案包括導熱填縫膠、導熱灌封膠及導熱結構膠，同時支援定製化化學組成、導熱率、粘接強度、流動性、固化速度以及其它效能的產品。
一、導熱填縫膠優勢在於高觸變性，無壓力下不易流動，因此適用於液冷板與電芯或模組間的傳熱；二、導熱灌封膠具備低粘度、自流平且不易沉降特性，滿足軟包電芯的灌封或電子元器件的保護；三、導熱結構膠以聚氨酯為主，除導熱作用外，還有一定的粘結強度，適用於需要更好的粘接力的場合，增加對熱變形、震動等的抵抗力，也是其開發的重點。
成立於1924年，洛德公司是一家總部位於美國的企業，2019年被派克漢尼汾收購。公司自1987年進入中國市場，2021財年銷售額超11億美金，目前在上海擁有兩家工廠。
派克洛德主要業務分為三大板塊，一、EPM（彈性體加工材料），專注於彈性體與基材附著的表面處理劑、功能性塗料、新增劑以及乳液；二、APS（汽車、工業和電子裝配），專注於裝配和防護的材料。這類解決方案包括適用於汽車、電子和工業市場的膠粘劑和熱管理材料；三、NVH（振動及噪聲控制方案），透過創新的隔振方案和磁流變技術可顯著提高生產率、降低運營成本、提高操作員舒適度和安全性，並增加裝置正常執行時間。
其中，APS主要提供熱管理材料和結構膠粘劑，熱管理材料包括導熱填縫劑、導熱灌封膠和導熱結構膠。能夠給客戶提供電池的熱管理、充電系統的熱管理、電機熱管理、複合材料和塑膠粘接，及折邊膠等產品與解決方案。
