輕量化導熱材料在動力電池模組散熱上的成功案例分享
隨著環保意識的加強和國家政策的扶持，在未來幾年，新能源電動汽車將會以迅猛的增長速度覆蓋在城鄉各大公路上。而作為電動汽車，最大的安全隱患就是動力電池的可靠性。比如在夏天40攝氏度和冬天零下幾十度的高低溫天氣，動力電池能否安全可靠的正常工作嗎？這就需要我們的研發工程師們在動力電池散熱上做足功課。
那我們該如何解決動力電池散熱問題呢？
電池包散熱有主動和被動兩種，兩者之間在效率上有很大的差別。被動系統所要求的成本比較低，采取的措施也較簡單。主動系統結構相對復雜一些，且需要更大的附加功率，但它的熱管理更加有效。
動力電池在結構上處于一個相對封閉的環境，而工作時電流大，產生的熱量也大，這樣就直接會導致動力電池溫度升高，原因是鋰電池中的電解質，電解質在鋰電池內部起電荷傳導作用，沒有電解質的電池是無法充放電的電池。鋰電池大部分是易燃、易揮發的非水溶液組成，這個組成體系相比水溶液電解質組成的電池有更高的比能量和電壓輸出，符合用戶更高的能量需求。因為非水溶液電解質本身易燃、易揮發，浸潤在電池內部，也形成了電池的燃燒根源。因此不管是鋰電池或是磷酸鐵鋰電池，它們的工作溫度都不得高于60℃，但如果夏天室外溫度達到將近40℃，加上電池本身產生的熱量大，將導致電池的工作環境溫度上升，而如果出現熱失控，情況將十分危險了。為了避免類似情況發生，做好動力電池散熱就格外重要。
不同傳熱介質的散熱效果不同，空冷和液冷各有優劣。
采用氣體（空氣）作為傳熱介質的主要優點有：結構簡單，質量輕，有害氣體產生時能有效通風，成本較低；不足之處在于：與電池壁面之間換熱系數低，冷卻速度慢，效率低。目前應用較多。
采用液體作為傳熱介質的主要優點有：
與電池壁面之間換熱系數高，冷卻速度快；不足之處在于：密封性要求高，質量相對較大，維修和保養復雜，需要水套、換熱器等部件，結構相對復雜。
在實際的電動大巴應用中，由于電池組容量大、體積大，相對來講功率密度比較低，因此多采用風冷方案。而對于普通乘用車的電池組，其功率密度則要高得多。相應的，它對散熱的要求也會更高，所以水冷的方案也更加普遍。
不同的電池包結構傳感器會根據測溫點和需求來定。溫度傳感器會被放置在最具代表性、溫度變化幅度最大的位置，例如空氣的進出口位置以及電池包的中間區域。特別是最高溫和最低溫處，以及電池包中心熱量累積較厲害的區域。這樣有助于將電池的溫度控制在一個相對安全的環境，避免過熱和過冷對電池造成危險。
另外，就是電池隔膜的作用，主要是在狹小空間內將電池正負級板分隔開來，防止兩極接觸造成短路，卻能保證電解液中的離子在正負極之間自由通過。因此隔膜就成了保證鋰離子電池安全穩定工作的核心材料。
電解液是為了隔絕燃燒來源，隔膜是為了提高耐熱溫度，而散熱充分則是降低電池溫度，避免積熱過多引發電池熱失控。如果說電池溫度急劇升高到300℃，即使隔膜不融化收縮，電解液自身、電解液與正負極也會發生強烈化學反應，釋放氣體，形成內部高壓而爆炸，所以采用適合的散熱方式至關重要。
散熱原理及散熱方式介紹：
反映阻止熱量傳遞的能力的綜合參數，當熱量在物體內部以熱傳導的方式傳遞時，遇到的阻力稱為導熱熱阻。對于熱流經過的截面積不變的，導熱熱阻為為L/(k*A）。其中L為平板的厚度，A為平板垂直于熱流方向的截面積，k為平板材料的熱導率。
計算公式： R熱阻=L傳熱距離/（S傳熱面積xK導熱系數）
動力電池包風冷結構散熱方式介紹：
1：在電池模組一端加裝散熱風扇，另一端留出通風孔，使空氣在電芯的縫隙間加速流動，帶走電芯工作時產生的高熱量；
2：在電極端頂部和底部各加上XK-P系列導熱硅膠墊片，讓頂部、底部不易散發的熱量通過導熱硅膠片傳導到外殼上散熱，同時XK-P系列導熱硅膠墊片的高電氣絕緣和防刺穿性能對電池組有很好的保護作用。
(動力電池模組風冷結構溫升模擬,表面溫差和截面溫差圖)
風冷模式很有效快速的散走電池模組工作時產生的熱量，保證電池模組穩定有效的工作。
動力電池包液冷結構散熱方式介紹：
1：電芯的熱量通過導熱硅膠片傳遞至液冷管，由冷卻液熱脹冷縮自由循環流動將熱量帶走，使整個電池包的溫度統一，冷卻液強大的比熱容吸收電芯工作時產生的熱量，使整個電池包在安全溫度內運作。
2：導熱硅膠片良好的絕緣性能和高回彈韌性，能有效避免電芯之間的震動摩擦破損問題，和電芯之間的短路隱患，是水冷方案的最佳輔助材料。
此液冷方案采用S型導熱鋁管、在鋁管上貼附異型導熱硅膠墊片（在導熱硅膠片與電芯接觸面增加凸起條紋），讓電芯與導熱管之間接觸面更大，導熱效果和減震效果更好。
（動力電池包液冷結構溫升模擬，截面溫差分布圖）
電芯溫度均衡，溫差小，電芯工作溫度能很好控制在安全溫度內。
動力電池包自然對流散熱方式介紹：
此類電池組空間大，與空氣接觸良好，裸露部分能通過空氣自然換熱，底部不能自然換熱部位通過散熱器散熱，導熱硅膠片填充散熱器與電池組中間空隙，導熱，減震，絕緣。
軟包電池堆疊結構-加熱模塊
1：此方案應用于新能源汽車電池模組，電池溫度過低時，先啟動加熱片預熱電池，熱量通過導熱界面材料傳遞給電池組中的傳熱鋁板，均勻、高效預熱電池模組；電芯運行過熱時，電芯熱量通過導熱界面材料傳導至傳熱鋁板，再傳遞至金屬外殼，快速散熱，保證電池模組的穩定工作。
2：XK-P10LD系列導熱界面材料有良好的絕緣性能、耐磨性能，能有效防護電池組與加熱片、外殼之間的摩擦，避免產生的磨損，短路等相關安全問題。
磷酸鐵鋰硬殼電芯電池包散熱：
1：此方案亦適用于新能源汽車電池模組自然散熱方案和加熱模塊方案，電池溫度過低時，側面加熱片加熱預熱電池，熱量通過導熱界面材料傳遞給電池組內部填充的導熱界面材料，再傳遞給電芯，均勻、高效預熱電池模組，讓新能源汽車快速進入穩定運行狀態；電芯運行過熱時，電芯熱量通過導熱界面材料傳導至金屬外殼，快速散熱，保證電池模組的安全、穩定工作。
2：XK-P系列導熱界面材料有良好的絕緣性能、耐磨性能，能有效防護電池組與加熱片、金屬外殼之間的摩擦，避免產生的磨損，短路等相關安全問題。
由于GLPOLY導熱硅膠片XK-P10LD系列產品具有良好的耐磨、抗撕拉、絕緣、減震、高壓縮性，再加上施工方便，能有效解決電池組與加熱片及金屬外殼之間磨損、短路、防刺穿、彌補裝配公差等相應問題，因此被廣泛使用于新能源汽車動力電池散熱，了解更多動力電池散熱方案，歡迎撥打咨詢熱線0755-27579310。
