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电机灌封胶-新能源汽车用导热灌封胶影响因素 复材云集|东莞华创

作者:东莞华创 发布时间:2023-04-12 09:16:59点击:

影响新能源汽车导热灌封胶的因素 复合材料云集|复合材料

新能源汽车是解决能源环境城市交通等问题的主流趋势,也是未来汽车工业发展的主要方向。然而,中国新能源汽车能走多远取决于动力电池能走多远。动力电池作为新能源汽车的核心,是提高范围和性能的关键。

目前,大多数动力电池都是锂离子电池,但锂离子电池在充电、碰撞等情况下容易引起连锁放热反应,导致热失控,导致汽车烟雾、火灾,甚至**等严重事故。动力锂电池组的性能包括能量密度、使用寿命、放电率受温度影响,许多部件需要严格的热处理,如:电池、电气控制、电机、娱乐系统等,需要及时导热,避免部件损坏和电池过热火灾风险,因此动力电池热管理技术是新能源汽车核心技术之一。

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为什么导热灌封胶能更好地散热?

目前,车辆热处理系统中使用的导热材料有:导热硅胶片、导热绝缘材料、导热灌封胶和导热填缝材料

其中,导热灌封胶是一种广泛应用于新能源电动汽车硅酮导热灌封胶材料,可在室温条件下形成柔软、弹性、粘附的硅酮弹性体,具有优异的电气绝缘性能。在传统汽车领域,导热硅胶灌封胶已广泛应用于电子电源模块、高频变压器、连接器、传感器等领域,具有绝缘、填充、保护等功能

导热灌封胶之所以能作为散热材料,是因为它的导热系数高于空气,20℃下空气的导热系数为0.0267W/(m.K),通过配方优化,导热灌封胶可以获得更高的导热系数,从而以更快的速度传递电气设备产生的热量。

这就像在炎热的夏天,直接跳进水里显然比风扇冷却更快,因为水完全包围人体,与导热系数很小的空气相比,热量可以从身体传递更快——灌封胶是用液体聚合物系统(通常是两部分)填充电子设备周围空气空间的过程(如下图所示)。

灰色和黑色代表两种不同的表面,浅蓝色代表空气,深蓝色代表热界面材料。当两个物体的表面接触在一起时,不可能完全紧密接触在一起,因为物体的表面会有粗糙度,总会有一些空气间隙,空气的导热系数很小,导致接触热阻相对较大。使用柔软可塑的热界面材料可以尽可能地填充空气间隙,降低接触热阻,提高散热性能。

动力电池Pack封装灌封胶

影响导热灌封胶的因素

考虑到电机的实际工作条件,使用的灌封胶应具有导热性高、流动性好、抗裂性强、附着力强等性能,否则在使用汽车电机时会出现灌封困难,增加汽车整体重量,造成汽车能耗比过高的问题

适用于电动汽车电子元件和动力电池模块的灌封胶材料可分为:环氧树脂灌封胶;硅橡胶灌封胶(硅胶灌封胶);聚氨酯灌封胶。以环氧树脂灌封胶为例,看看影响灌封胶性能的因素

1、填料对灌封胶耐开裂性的影响

环氧树脂在固化过程中会产生一定的收缩。如果使用简单的环氧树脂作为电机密封,当密封胶固化收缩产生的应力大于密封胶与外壳之间的附着力时,会导致外壳剥落;当密封胶固化收缩产生的应力小于密封胶与外壳之间的附着力,密封胶强度差时,会导致密封胶开裂。因此,为了避免这些现象,有必要降低灌封胶的固化收缩率,增加灌封胶的强度,在灌封胶中加入一定量的填料可以有效降低灌封胶的固化收缩率

然而,填料的添加量不应过多或过少。填料用量过少,灌封胶的固化收缩率较高。虽然灌封胶的固化收缩率可以继续降低,但随着填料的增加,灌封胶的粘度也会显著增加。

二、填料对灌封胶的导热性和力学性能的影响

一般导热材料最常用的导热填料是Al2O3;金属氮化物主要用于高导热性,如:SiN、Aln更常用。导热材料导热性不仅与导热填料本身有关,而且与导热填料的粒径分布、形状、界面接触和分子内部的结合程度密切相关。

一般而言,纤维或箔片导热填料的导热效果较好。此外,由不同粒径复合填料制成的灌封胶具有良好的导热性。这是因为单粒填料颗粒不能在灌封胶内形成连续的导热通道,颗粒之间有间隙,不同粒径的填料颗粒之间,小粒径填料可以弥补大颗粒填料之间的间隙,形成完整的导热通道,达到更好的传热效果

三、阻燃剂用量对灌封胶性能的影响

添加阻燃剂可以提高灌封胶的阻燃性能。目前主要使用氢氧化铝和氢氧化镁。但是,当使用单一的氢氧化铝或氢氧化镁作为阻燃剂时,阻燃效果不如阻燃剂复合。此外,复合阻燃剂可以降低灌封胶的粘度

阻燃效果更好的原因可能是氢氧化铝的分解温度约为250℃,吸收热量为1965J/g,氢氧化镁的分解温度在300℃以上,具有良好的阻燃性能,其阻燃机制主要是脱水、吸热。当温度达到氢氧化铝的分解温度时,氢氧化铝首先会吸收大量的热量,发挥阻燃作用。当温度进一步升高时,氢氧化镁去除水也会发挥一定的阻燃作用,所以两者1:1.复合使用可以减少阻燃填料用量,这也保证了汽车电机在运行中出现异常情况时胶体不会燃烧。

四、偶联剂对灌封胶性能的影响

适当的粘度不仅可以提高灌封胶的流动性,提高消泡能力,还可以提高灌封胶填料的抗沉降能力,从而保证产品的稳定性。偶联剂的添加可以有效地解决上述问题。根据研究,在树脂与填料混合的过程中,树脂的粘度会随着硅烷偶联剂添加量的增加而降低,直到趋于稳定。

此外,导热填料的表面处理还可以提高填料的导热性。利用其与基胶的相容性,增加填充量,可以大大提高灌封胶导热性。例如,使用硅烷偶联剂KH-55、A-151、用RTV导热硅橡胶填充六甲基二硅氮烷和二甲基二甲氧基硅烷表面处理的刚玉粉,材料的导热率可从1.16w/(m.K)提高2.10w/(m·K),导热性能提高了近一倍