金戈新材提醒新能源動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片設(shè)計(jì)的6個(gè)注意點(diǎn)

　　隨著國(guó)家對(duì)新能源汽車扶持政策趨勢(shì)，一大批的互聯(lián)網(wǎng)公司也加入這一行業(yè)的投資中。電子熱處理在電子工業(yè)上專業(yè)的工程師國(guó)內(nèi)就已經(jīng)相對(duì)缺少，動(dòng)力電池的熱工程師就顯得更加的奇缺了。金戈新材作為導(dǎo)熱材料老大哥，總結(jié)他們的客戶工程師在新能源動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片設(shè)計(jì)時(shí)糾結(jié)過(guò)的坑！

　　一、新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱材料硬度的坑

　　新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片的硬度值各家公司標(biāo)的值都有很大不同，有shoreoo的，有shorec的，shoreA的，雖然有對(duì)標(biāo)值參考，從三元電池以及應(yīng)用材料的硬度來(lái)看，建議是用shore00來(lái)比較合適?，F(xiàn)有很多客戶設(shè)計(jì)的材料硬度是shore0045-55之間，他們認(rèn)為是合適的，但也有客戶工程師擔(dān)心新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片的應(yīng)力希望材料更軟就沒(méi)有考慮產(chǎn)線操作應(yīng)用設(shè)計(jì)為shore0020-30，最后產(chǎn)線沒(méi)有辦法操作拿取材料，因?yàn)楫a(chǎn)品太軟了，產(chǎn)線操作時(shí)候就很容易導(dǎo)致變形情況出現(xiàn)。如果客戶設(shè)計(jì)硬度在20以下是不是更無(wú)法施工，那再者是水冷板和模組之間公差大，就可以繼續(xù)選擇導(dǎo)熱硅膠片并把硬度調(diào)到60以上。這些案例在實(shí)際的設(shè)計(jì)和應(yīng)用都已經(jīng)加以證實(shí)過(guò)。

　　二、新能源動(dòng)力電池導(dǎo)熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的坑

　　我們一般來(lái)說(shuō)，新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片導(dǎo)熱系數(shù)是在標(biāo)準(zhǔn)的ASTMD5470規(guī)范條件下測(cè)試得出來(lái)的值，但有些工程師在設(shè)計(jì)中要求厚度5.0mm，11mm也要3W/M.K或者更高，還有一些單、雙面增加補(bǔ)強(qiáng)材玻璃纖維布也要達(dá)到整體3W/M.K甚至更高要求。從目前我們實(shí)際的推廣和實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片導(dǎo)熱系數(shù)1.5-2W/M.K，厚度1.5/2.0mm是比較經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的成本，如果擔(dān)心產(chǎn)品的伸收率問(wèn)題，可以在墊片中內(nèi)置超薄0.03玻纖纖維布增強(qiáng)。

　　三、新能源動(dòng)力電池導(dǎo)熱材料抗拉強(qiáng)度的坑

　　嚴(yán)格地講，關(guān)于新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片抗拉強(qiáng)度這個(gè)問(wèn)題很重要也有很多爭(zhēng)議。在電子工業(yè)產(chǎn)品中導(dǎo)熱材料是越軟越好，因?yàn)槌浫崮菈嚎s就更好，越好的壓縮那材料的有效接觸面積就越大，而且降低熱阻達(dá)到最好的導(dǎo)熱效果，不大會(huì)擔(dān)心產(chǎn)品本身壓變裂或者壓損壞產(chǎn)品！但是由于動(dòng)力電池上導(dǎo)熱材料應(yīng)用在汽車上，而汽車是運(yùn)動(dòng)的，所以很多工程師擔(dān)心這種設(shè)計(jì)萬(wàn)一材料斷裂怎么辦？這種擔(dān)心其實(shí)是多余的，新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片不論在哪種產(chǎn)品中應(yīng)用，一般應(yīng)用的間隙都小于導(dǎo)熱硅膠片的實(shí)際厚度，導(dǎo)熱硅膠片除了主要的導(dǎo)熱性能還有填補(bǔ)間隙和緩沖減震功能，他們?cè)趧?dòng)力電池應(yīng)用也一樣的填補(bǔ)在間隙之間，而且與模組形成一體，就算是汽車高速行駛和顛簸中也一樣只是靜靜地待在間隙中努力的工作傳導(dǎo)熱量絕不會(huì)出現(xiàn)斷裂的問(wèn)題！新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片是分子與分子之間的結(jié)合，除非裝機(jī)操作人為的因素，但是您說(shuō)您還是擔(dān)心，那就內(nèi)置一個(gè)超薄的0.03mm玻璃纖維布補(bǔ)強(qiáng)材料吧，這樣就不用再糾結(jié)了！

　　四、新能源動(dòng)力電池導(dǎo)熱材料壓縮的坑

　　新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片安裝后被壓縮量與自由狀態(tài)實(shí)際厚度之比我們稱之為壓縮比。從目前的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，壓縮量在20%-30%是比較合適的，但壓縮量與材料本身硬度和應(yīng)力有直接關(guān)系，因此需要設(shè)計(jì)工程充分地把電池模組的間隙，材料的厚度，硬度，以及應(yīng)力計(jì)算模擬出數(shù)據(jù)，分別分析10-100psi壓強(qiáng)下測(cè)試出新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片的壓縮率顯示的數(shù)據(jù)，包括壓力，厚度以及導(dǎo)熱系數(shù)的變化。工程師整合這些數(shù)據(jù)找到最合適的壓縮量，建議客戶做5次以上的測(cè)試對(duì)比再進(jìn)行選定。

　　五、新能源動(dòng)力電池導(dǎo)熱材料的自動(dòng)化施工

　　由于新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片的生產(chǎn)工藝決定了導(dǎo)熱硅膠片的基本成品屬性即雙面帶不同離型力的PET離型紙。其實(shí)離型紙厚度也有區(qū)別，分重輕離型，在人工操作時(shí)，建議客戶直接先撕起輕離型紙，然后撕掉另一層重離型紙即可安裝動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片。目前自動(dòng)化生產(chǎn)施工的要求和呼聲比較高，要求新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片提供滿足自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)對(duì)。業(yè)界通常的做法就是把導(dǎo)熱硅膠片模切成卷料或者做裸片包裝比較方便自動(dòng)化生產(chǎn)要求，但新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片有這么幾個(gè)特點(diǎn)：

　　1，厚度偏厚，材料不合適做出卷料；

　　2，尺寸比較大不一定適合自動(dòng)化機(jī)器手抓取材料，而且加上材料還有自帶粘性更加難自動(dòng)化操作；

　　3.材料本身有雙面離型紙保護(hù)，從而也增加了自動(dòng)化撕離型紙的難度。

　　以上3點(diǎn)問(wèn)題加以解決無(wú)疑都在不同程度上增加了加工模切的成本，比如我們?cè)陔p面離型紙的正反2面增加拉拔邊或者預(yù)留更大的材料面積，正反2個(gè)方向沖型進(jìn)行排廢（兩邊預(yù)留10-20mm)，就為了自動(dòng)化把全部人工活交給了材料模切環(huán)節(jié)，但是這種模切的方式是否合適成品包裝出貨又是一個(gè)問(wèn)題！這些問(wèn)題都是設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有足夠考慮多問(wèn)題，當(dāng)然上述方法都可行，唯一的問(wèn)題就是大大增加了成本。

　　六、新能源動(dòng)力電池導(dǎo)熱材料壽命的坑

　　因?yàn)槠囆袠I(yè)都有續(xù)航以及10年或者更長(zhǎng)的壽命要求，所以所有的工程師都會(huì)對(duì)新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片使用壽命提出要求，但現(xiàn)在的問(wèn)題是目前全球都沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的方法，產(chǎn)品十年的測(cè)試都源于3C產(chǎn)品的測(cè)試方法，如今在世界范圍內(nèi)，用來(lái)預(yù)測(cè)高分子材料長(zhǎng)期老化壽命的試驗(yàn)方法，都是基于阿累尼烏斯方程的，對(duì)于單一成分的材料而言，用阿累尼烏斯方程具有較高的準(zhǔn)確度。但是，對(duì)于由多種成分組成的復(fù)合材料而言，基于阿累尼烏斯方程的結(jié)果均不夠準(zhǔn)確。很多工程技術(shù)人員忽略了這問(wèn)題的存在。那么，現(xiàn)有用于實(shí)驗(yàn)室熱加速模擬老化、預(yù)測(cè)在不同服役環(huán)境下服役壽命的方法和標(biāo)準(zhǔn)有哪些？主要有以下幾種參考文獻(xiàn)：

　　[1]GB/T20028硫化橡膠或熱塑性橡膠應(yīng)用阿累尼烏斯圖推算壽命和最高使用溫度

　　[2]ISO2578塑料在熱老化箱中預(yù)測(cè)既定溫度時(shí)間極限的測(cè)定方法（Plastics-DeterminationofTime-temperatureLimitsafterProlongedExposuretoHeat）

　　[3]ISO11346硫化橡膠、塑料的使用壽命和最高使用溫度的評(píng)估方法（Rubber,VulcanizedorThermoplastic-EstimationofLife-timeandMaximumTemperatureofUse）

　　[4]ASTMG169老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的基本統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用指南（StandardGuideforApplicationofBasicStatisticalMethodstoWeatheringTests）

　　[5]ASTMG166服役壽命數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析的標(biāo)準(zhǔn)指南（StandardGuideforSta-tisticalAnalysisofServiceLifeData）

　　[6]UL746B聚合材料.長(zhǎng)期老化性能評(píng)估方法（PolymericMaterials—LongTermPropertyEvaluations）

　　[7]Brown耐久性測(cè)試技術(shù)和模型（DurabilityTestingTechniquesandMod-els）

　　[8]LevM.Klyatis加速老化可靠性和耐久性測(cè)試技術(shù)（AcceleratedReliabilityandDurabilityTestingTechnology，Wiley2011）

　　實(shí)際上，上述參考文獻(xiàn)中，GB/T20028、ISO2578、UL746B三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具有等效性，只需要按照其中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行就可以了。

　　需要注意的是，按照ASTMG166和ASTMG169的要求，供應(yīng)商和客戶需要針對(duì)“服役環(huán)境溫度的統(tǒng)計(jì)平均值、材料性能終點(diǎn)判斷準(zhǔn)則”進(jìn)行充分溝通并達(dá)成一致，才能采用上述方法和標(biāo)準(zhǔn)。例如，用于汽車電池堆的導(dǎo)熱片，供應(yīng)商和客戶需要討論“汽車在赤道和中國(guó)東北等地區(qū)春夏秋冬行駛狀態(tài)下，電池包中導(dǎo)熱硅膠片經(jīng)受溫度歷史的統(tǒng)計(jì)平均值；汽車在赤道和中國(guó)東北等地區(qū)春夏秋冬停運(yùn)環(huán)境狀態(tài)下，電池包中導(dǎo)熱硅膠片經(jīng)受溫度歷史的統(tǒng)計(jì)平均值”，一般是以“拉伸強(qiáng)度增加一倍/斷裂伸長(zhǎng)率下降一半，或者拉伸強(qiáng)度下降一半/斷裂伸長(zhǎng)率增加一倍，或者雙方約定的其它指標(biāo)終點(diǎn)”作為導(dǎo)熱硅膠片性能終點(diǎn)預(yù)測(cè)服役壽命的依據(jù)。

　　對(duì)于新能源汽車動(dòng)力電池導(dǎo)熱材料另外提供三種選材方案

　　第一，導(dǎo)熱硅膠墊片，導(dǎo)熱硅膠墊片可以分為2種，常規(guī)的有硅膠系統(tǒng)的導(dǎo)熱硅膠墊片，主要應(yīng)用在動(dòng)力電池模組與電池外殼之間的熱傳遞，還要一種導(dǎo)熱硅膠片就是輕量化的導(dǎo)熱硅膠片，主要應(yīng)用在18650電池模組的比較多，一般要求導(dǎo)熱硅膠片的密度在2.0以下。

　　第二，雙劑型導(dǎo)熱凝膠墊片。雙劑型導(dǎo)熱凝膠墊片作為汽車動(dòng)力電池?zé)崽幚淼囊豢钰厔?shì)性導(dǎo)熱材料，是因?yàn)殡p劑型導(dǎo)熱凝膠墊片，是一款可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化點(diǎn)膠的導(dǎo)熱材料，熱阻比導(dǎo)熱硅膠片更低，而且具有跟導(dǎo)熱硅膠墊片匹敵的抗拉強(qiáng)度與伸長(zhǎng)率，可以很服帖的貼在散熱板子上。

　　第三，導(dǎo)熱灌封膠。傳統(tǒng)的有硅膠系統(tǒng)的導(dǎo)熱灌封膠，可以選用環(huán)氧樹(shù)脂型的導(dǎo)熱灌封膠，不僅有導(dǎo)熱性能、而且罐封后像果凍一樣有彈性，滿足了更多的設(shè)計(jì)需求。

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