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新能源汽车动力电池电芯用胶浅析

胶粘剂在动力电池电芯中可以起到结构、导热、 灌封等作用,其中,导热胶和结构胶的应用较为广泛。

每周洞察 02月17日

动力电池是新能源汽车的主要能源供给驱动,与新能源汽车的安全性、寿命和性能息息相关。而对于动力电池来说,电芯在动力电池里面起着至关重要的作用,对其品质和质量起决定性作用,是新能源动力电池当中的核心部件。

新能源汽车动力电池主要有方壳、软包和圆柱三种类型,不管是哪种类型,都离不开电芯,都需要使用胶粘剂进行连接固定。胶粘剂在动力电池电芯中可以起到结构、导热、 灌封等作用,其中,导热胶和结构胶的应用较为广泛。

锂离子电池

电芯导热灌封

动力电池为新能源汽车提供能量来源的方式是将化学能转化为电能,基于此,动力电池受温度的制约非常大,最佳工作温度为20~40℃。低温下,导电介质受阻、电化学反应速率和速度降低导致电池容量下降;温度过高时,紧密排列的电芯容易出现热量堆积导致热失控。

热管理系统能在动力电池温度较高时进行有效散热、温度较低时有效预热、并减小电池组内温度差异、抑制局部热区的形成,从而起到避免热失控的作用。

从介质上来看,目前新能源汽车热管理的方式主要有风冷、液冷、相变冷却、热管冷却等。 在轻量化趋势下,为了要满足高续航、快速充电的要求,电池往往是高倍率大负荷运行。基于此,通过对效果和性价比进行分析,液冷因其比热容大、换热系数高成为主流的动力电池导热方式。

而在液冷式热管理系统中,导热胶作为液冷板和模组/电芯的传热媒介,使电芯之间、电芯与液冷板之间实现均衡散热,起着非常重要的辅助作用。

作为动力电池核心部件,电芯与电芯之间需要灌封导热胶实现热管理。新能源汽车底盘空间有限,动力电池包内成百上千颗电芯紧密排列,而单体电芯在工作时会产生热量,电芯之间散热条件的差异造成电池包内电芯温差过大。加之汽车复杂的使用环境,汽车运行时不可避免地震动、过度充放电、南北温差等都会影响电池性能。

有调查显示,短路、过充放电和机械碰撞是导致热失控的主要原因。有机硅导热灌封胶可室温固化,具有导热、减震、阻燃等特点,在固定电芯的同时能够很好地吸收冲击应力,对单颗电芯因热失控产生的起火、爆炸具有良好的阻燃性,从而提升整车的安全性。

新能源汽车动力电池电芯

电芯结构粘接

电芯结构粘接常见用胶主要有两个,一是将电芯与PACK壳体连接固定,二是方形电池电芯与电芯之间粘接定位。

① 电芯与PACK壳体粘接主要是通过使用结构胶代替原来的机械连接,更好地帮助PACK实现耐IP67、IP68防护等级,在将电芯与PACK壳体可靠连接、固定的同时起到防水密封的作用。

要求所用胶粘剂强度适中,耐老化、耐腐蚀、耐震动性能好,对各类壳体的粘接性佳。

② 方形电池电芯之间粘接定位常使用硅胶、聚氨酯胶、丙烯酸胶。但不管选用哪种胶水,均需考虑以下用胶要求:

■ 粘接强度高。方形电芯本体比较重,所以对电芯的固定非常重要,且动力电池所有模组均需进行国标振动测试,因此对所用胶粘剂粘接强度具有一定的要求。

■ 对金属和PET绝缘膜均具有较好的粘接性。电芯的结构决定了电芯之间的粘接基材表面主要有三种:铝合金壳体+绝缘膜包覆、绝缘垫片、外框铝材。因为铝表面粘接不算困难,这里主要考虑对PET膜的粘接。PET本身不算难粘接材料,但因为做成了一卷一卷的胶带状,大多数情况下其背胶会覆一层离心膜,加之PET膜长期耐受性不太好,导致大多数PET绝缘膜在做了双85测试后胶水强度降低。为解决这一难题,很多企业除了在选购胶水时会考虑所用胶水对金属和PET绝缘膜的粘接性之外,在粘接PET膜前也会对其进行等离子处理。

■ 阻燃性能好。动力电池包内部有多个电芯有序放置,为了避免单个电芯热失控着火引发其它电芯着火,在对动力电池胶粘剂使用上,对阻燃性也具有一定的要求。

新能源汽车动力电池电芯

不同的胶粘剂具有不同的优势和缺点,我们需要根据使用要求来选择,如对强度要求不高,希望以后便于拆卸,能够及时更换,可拆卸性、耐温性便是选购电芯胶时首要考虑的因素。

安川新材(Ancham)专注于电子胶粘剂研发和制造,产品涵盖粘接、密封、三防、灌封、导热、导电六大应用领域,技术研究涉及丙烯酸、聚氨酯、硅胶、环氧四大方向,以电子制造行业的核心胶粘需求为出发点,通过应用市场的横向布局、技术研究和成果转化的纵向探索相结合的模式,快速响应并及时满足市场需求。为新能源汽车动力电池电芯提供全面的胶粘产品组合和合适的胶粘解决方案。

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