【干貨分享】新能源汽車動(dòng)力電池“用膠點(diǎn)”解析

目前，汽車的使用量越來越大。新能源電動(dòng)汽車，是解決能源、環(huán)境、城市交通等問題的一個(gè)主流趨勢(shì)，也是未來汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向。

動(dòng)力電池是新能源汽車的“心臟”，而膠黏劑是實(shí)現(xiàn)“心臟”持久動(dòng)力的“肌膜組織”。當(dāng)前，電動(dòng)化浪潮席卷全球，動(dòng)力電池需求呈“井噴式”爆發(fā)增長(zhǎng)，膠黏劑市場(chǎng)規(guī)模也同步放大。

據(jù)了解，新能源汽車用的CTP結(jié)構(gòu)電池包，在設(shè)計(jì)上省卻或大幅省去中間模組部件，轉(zhuǎn)而使用大量膠來連接固定電芯。這些膠類的應(yīng)用主要有兩大需求點(diǎn)：第一類為結(jié)構(gòu)膠，即以結(jié)構(gòu)粘接為主，兼顧一定的導(dǎo)熱作用；第二類為導(dǎo)熱膠，即以導(dǎo)熱粘接為主，膠粘劑應(yīng)用的目的是將電 芯工作時(shí)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出到外部的散熱部件，實(shí)現(xiàn)熱管理的部分功能作用，兼顧結(jié)構(gòu)粘接要求。

結(jié)構(gòu)膠是指應(yīng)用于受力結(jié)構(gòu)件膠接場(chǎng)合，能承受較大動(dòng)負(fù)荷、靜負(fù)荷并能長(zhǎng)期 使用的膠粘劑。代替螺栓、鉚釘或焊接等形式用來接合金屬、塑料、玻璃、木材等的 結(jié)構(gòu)部件，屬于長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受大載荷、而性能仍可信賴的膠粘劑。

導(dǎo)熱膠主要用于完成電芯與電芯之間，以及電芯與液冷管之間的熱傳導(dǎo)，膠的具體 使用形式包括墊片、灌封、填充等。

結(jié)構(gòu)膠需起到將電芯與pack殼體可靠連接、固定的作用，代替原來模組結(jié)構(gòu)的機(jī)械連接，對(duì)于強(qiáng)度、柔韌性、耐老化、阻燃絕緣和導(dǎo)熱性都提出了較高的性能要求。

動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)膠主要有聚氨酯結(jié)構(gòu)膠、丙烯酸結(jié)構(gòu)膠、硅膠、環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠、UV膠 和耐高溫?zé)崛勰z，根據(jù)其不同的特點(diǎn)分別應(yīng)用于不同的場(chǎng)景。

對(duì)于不同類型的結(jié)構(gòu)膠，評(píng)價(jià)其粘接性能的具體指標(biāo)有3點(diǎn)：接頭的強(qiáng)度、破壞形式（內(nèi)聚破壞是最理想形式，達(dá)到接頭處材料最大強(qiáng)度）和膠的斷裂伸長(zhǎng)率（反映膠體彈性）。

導(dǎo)熱膠主要由樹脂基體（環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅和聚氨酯等）和導(dǎo)熱填料（提高導(dǎo)熱 性，有氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)以及氮化硅（Si3N4）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鎂 （MgO）、氧化鋅（ZnO）等）組成。電池包在CTP發(fā)展趨勢(shì)下，電池廠商對(duì)導(dǎo)熱膠 需求量大且有不斷降本需求，同時(shí)減少結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)也對(duì)用膠產(chǎn)生較高強(qiáng)度（大于 10Mpa）的粘接固定需求，因此在粘接強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)成本上占優(yōu)的聚氨酯導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠 成為主流導(dǎo)熱用膠選擇。

由于電池電芯的最佳工作溫度帶較窄（20-40℃），CTP結(jié)構(gòu)下導(dǎo)熱膠在電芯之 間、電芯與液冷板之間實(shí)現(xiàn)均衡散熱，從而使得電芯溫度和電芯間的溫差下降1-2℃ 將極大有利于電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。

膠粘劑在動(dòng)力電池上的四大作用：

• 為動(dòng)力電池提供防護(hù)效果；

• 實(shí)現(xiàn)安全可靠的輕量化設(shè)計(jì)；

• 熱管理；

• 幫助電池應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的使用環(huán)境。

電芯與電芯之間的粘接——結(jié)構(gòu)粘接

• 基材：鋁板和外包PET膜

• 要求：粘接定位，導(dǎo)熱，與PET膜和鋁板粘接性好

• 解決方案：雙組份聚氨酯結(jié)構(gòu)膠，單組份有機(jī)硅膠，雙組份硅膠

導(dǎo)電片與模組殼體的粘接

• 基材：PC片和鎳片/鋁片 鎳片/鋁片和ABS/PC

• 要求：粘接定位，耐溫-40℃～85℃ 快速定位

• 推薦產(chǎn)品：雙組分丙烯酸結(jié)構(gòu)膠、耐高溫?zé)崛勰z

?電芯灌封

• 要求：導(dǎo)熱，固定電芯，減震，阻燃，增加安全性，低密度

• 產(chǎn)品推薦：雙組份導(dǎo)熱硅膠

圓柱形電池底部的粘接固定

• 應(yīng)用：線束隔離板，焊點(diǎn)位置保護(hù)膠

• 要求：阻燃，低氣味，對(duì)銅/鋁/PVC/PP/硅膠材料無腐蝕性，盡可能快速固化

• 產(chǎn)品推薦：阻燃黃膠，UV膠，環(huán)氧保護(hù)膠

圓柱電池支架固定

• 性能要求：耐老化性能優(yōu)異，柔韌性能好

• 產(chǎn)品推薦：丙烯酸結(jié)構(gòu)膠

底板與電芯之間的導(dǎo)熱

• 要求：環(huán)保，具有觸變性，導(dǎo)熱性好，室溫下能快速固；

• 產(chǎn)品推薦：導(dǎo)熱環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，雙組分丙烯酸結(jié)構(gòu)膠

電池的螺紋鎖固

• 要求：能滿足要求的振動(dòng)，機(jī)械沖擊，跌落，翻轉(zhuǎn)，模擬碰撞等測(cè)試。

• 產(chǎn)品推薦：厭氧螺紋鎖固膠

銘牌粘接

• 基材：大部分是鋁合金和表面經(jīng)過處理的鋼鐵件。

• 要求：耐振動(dòng)，膠層有韌性，初粘力強(qiáng)，膠黏劑具有一定的觸變性，對(duì)基材粘接力好。

• 產(chǎn)品推薦：丙烯酸結(jié)構(gòu)膠、低溫固化環(huán)氧膠。

隨著CTP與刀片電池技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)膠粘劑要求和用量的提高，單個(gè)PACK包膠 黏劑用量會(huì)從目前的1-2公斤呈現(xiàn)較高倍數(shù)的增長(zhǎng)，單pack價(jià)值量也會(huì)從200-300元 增長(zhǎng)至400-900元。

值得注意的是，由于新能源汽車、動(dòng)力電池的產(chǎn)品特性，對(duì)膠黏劑、膠黏材料的性能要求也與傳統(tǒng)膠黏材料有所區(qū)別。動(dòng)力電池技術(shù)處于急速迭代升級(jí)之中，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，研發(fā)與之適應(yīng)的膠黏新材料，對(duì)于提升動(dòng)力電池能量密度、安全性、循環(huán)壽命和輕量化都不可或缺。

近年來，特種功能性膠膜、膠黏劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，整體是趨向?qū)I(yè)化、差異化和高性能化，尤其是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也帶動(dòng)了國內(nèi)該領(lǐng)域企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新力度和產(chǎn)品創(chuàng)新速度。

文章來源：《膠界》??聲明：涂布之家以尊重原創(chuàng)、共同服務(wù)行業(yè)為原則。