材料的選擇必然是基于解決新能源汽車遇到的問題與挑戰(zhàn)。作為新能源汽車的“心臟”，動力電池面臨哪些安全問題呢？動力電池將幾十度甚至上百度的電集中在一個(gè)小容器中，在這種情況下保證電池安全性不僅需要高質(zhì)量的正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等電池原材料，同時(shí)對于電池和電芯的包裝也需要較高的技術(shù)。比如電池的散熱、防撞擊、阻燃和防水性能。

 

動力電池的電極/電解液界面上的電化學(xué)反應(yīng)與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度對于鋰電池的充放電性能影響較大。當(dāng)電池溫度超過95℃時(shí)，電池壽命會大大縮短，甚至?xí)闺姵馗裟と廴谠斐啥搪芬l(fā)電池起火等安全問題。

大部分電芯和外殼基本都沒有固定措施，當(dāng)電池受到撞擊時(shí)嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)極耳斷裂，電極短路引發(fā)起火等危險(xiǎn)。因此對于防撞性能要求很高。

電池內(nèi)進(jìn)入微量水就會引起電解質(zhì)LiF6反應(yīng)產(chǎn)生 HF，HF會溶解正極活性物質(zhì)，使電池容量損失。水分增加，會產(chǎn)生大量的HF氣體使得電池膨脹甚至炸裂。電池在使用過程中，環(huán)境中的水分會慢慢滲入電芯內(nèi)部，引起安全事故。

電池應(yīng)用對防撞擊性能要求越來越高，普通的電池包裝方式已經(jīng)不能滿足其要求。而大部分電芯和外殼基本都沒有固定措施，當(dāng)電池受到撞擊時(shí)嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)極耳斷裂，電極短路引發(fā)起火等危險(xiǎn)。

 

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，行業(yè)從業(yè)者們進(jìn)行了大量的探索，希望找到一種具有較好的高低溫性能，防水性能，韌性，阻燃性等特性的材料，而有機(jī)硅材料剛好集以上特性于一身。有機(jī)硅以Si－O鍵為主鏈結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈通過硅原子與其他各種有機(jī)基團(tuán)相連，結(jié)構(gòu)決定了其兼具無機(jī)材料和有機(jī)材料性能于一身，使得它具備上述優(yōu)異性能。20世紀(jì)50年代，道康寧公司硅材料幫助航天飛機(jī)完美應(yīng)對了在太空極端的環(huán)境中運(yùn)行的考驗(yàn)。截止目前，有機(jī)硅材料已協(xié)助美國宇航局“旅行者2號”完成了近100億英里的飛行?？梢韵胂?，將有機(jī)硅材料應(yīng)用于新能源汽車動力電池，將為新能源汽車動力電池保駕護(hù)航。道康寧作為有機(jī)硅材料的領(lǐng)導(dǎo)者，在這方面做出了開創(chuàng)性的工作，使有機(jī)硅材料肩負(fù)起了新的使命。

 

2016年5月25日，在深圳CIBF展會期間舉辦的“道康寧有機(jī)硅在汽車動力電池中的應(yīng)用”技術(shù)研討會上，技術(shù)人員詳盡地介紹了有機(jī)硅熱管理材料TC-4525、TC-4025、粘結(jié)材料和防護(hù)材料等在汽車動力電池中的應(yīng)用，并對熱管理材料做了現(xiàn)場演示。

 

下面就和大家介紹幾款道康寧散熱材料的性能。

 

一

道康寧TC-4525 / TC-4515 導(dǎo)熱填縫劑

 

TC-4525/ TC-4515是一種在固化后柔軟、可壓縮的導(dǎo)熱填縫劑，用來幫助將熱量從散熱器導(dǎo)出。TC-4525導(dǎo)熱填縫劑的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2.5W/m·K，可幫助動力電池減少因接觸面積小而帶來的散熱不良問題。

 

TC-4525在室溫下會固化，而對動力電池至關(guān)重要的是，它可在高達(dá)150℃的熱循環(huán)中保持產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性，能經(jīng)受200℃的峰值溫度，保持垂直位置（固化或未固化）。另外，TC-4525導(dǎo)熱填縫劑還通過了UL94 V-0阻燃等級認(rèn)證，可以最大程度地避免電池組發(fā)生起火事故。除此之外，填縫劑中還摻入了180 微米的玻璃微珠，幫助更好地控制粘合層的厚度（界面厚度BLT）。

 

二

TC-4025/TC4015 可印刷導(dǎo)熱墊片

 

TC-4025/TC4015 可印刷導(dǎo)熱墊片是雙組分，1：1混合的，方便保存。它具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2.5W/mK，在整個(gè)使用周期中可為動力電池提供更低的熱阻和穩(wěn)定可靠、高品質(zhì)的熱管理。

 

TC-4025/TC4015用作可印刷可點(diǎn)膠的墊片，以取代傳統(tǒng)的預(yù)切割的墊片。和傳統(tǒng)的預(yù)切割的墊片相比，它的面積可以更小化，為客戶的電池包生產(chǎn)過程提供了另一種選擇。

 

材料本身，TC-4025/TC4015質(zhì)地柔軟，有良好的彈性和恢復(fù)性，能緊密地貼合在新能源汽車電池里面，保證電池時(shí)刻的有效熱傳遞及起到減震緩沖作用。這對于行駛中的新能源汽車動力電池起到了顯著的保護(hù)作用。

 

TC-4025/TC4015適用于多種手工生產(chǎn)或自動化生產(chǎn)。另外，它可減少材料浪費(fèi)，幫助提高生產(chǎn)效率。它通過固化以維持所需的應(yīng)用厚度，支持返修。值得一提的是，道康寧熱管理產(chǎn)品線中的導(dǎo)熱粘結(jié)劑、導(dǎo)熱灌封膠對于不同電池結(jié)構(gòu)的可靠性要求，提供了多層次的解決方案。

 

三

QiC EA-5151

 

QiC EA-5151是一款有機(jī)硅熱熔膠產(chǎn)品，是利用熱熔點(diǎn)膠技術(shù)、基于有機(jī)硅材料獲得瞬時(shí)初始強(qiáng)度并固化成高強(qiáng)度的有機(jī)硅粘合劑，可加速產(chǎn)品組裝的效率。這項(xiàng)獨(dú)特的產(chǎn)品為電池制造向“三化”發(fā)展邁出了新的一步。

 

有機(jī)硅材料與常規(guī)有機(jī)熱熔膠相比，具有更長的粘接操作時(shí)間和高溫工作時(shí)間、氣味低、揮發(fā)成分含量低等優(yōu)點(diǎn)。它在室溫下快速冷卻固化，成為堅(jiān)固、柔韌、不用底涂即可與常見塑料和金屬基材粘結(jié)的彈性聚合物，具有窄邊框貼合、初始粘接強(qiáng)度高和固化后粘結(jié)力強(qiáng)等特點(diǎn)。