新能源汽車動力電池導熱材料設計6個坑

      隨著國家對新能源汽車扶持政策趨勢，一大批的互聯網公司也加入這一行業的投資中。電子熱處理在電子工業上專業的工程師國內就已經相對缺少，動力電池的熱工程師就顯得更加的奇缺了。GLPOLY從事導熱界面材料行業10年經驗，以下淺談我們的客戶工程師在新能源動力電池導熱硅膠片設計時糾結過的坑！

      一、新能源汽車動力電池導熱材料硬度的坑。新能源汽車動力電池導熱硅膠片的硬度值各家公司標的值都有很大不同，有shore oo的，有shore c的，shore A的，雖然有對標值參考，從三元電池以及應用材料的硬度來看，我們建議是用shore 00來比較合適。我們現有很多客戶設計的材料硬度是shore 00 45-55之間，我們認為是合適的，但也有客戶工程師擔心新能源汽車動力電池導熱硅膠片的應力希望材料更軟就沒有考慮產線操作應用設計為shore 00 20-30，最后產線沒有辦法操作拿取材料，因為產品太軟了，產線操作時候就很容易導致變形情況出現。如果客戶設計硬度在20以下是不是更無法施工，那這時就直接設計GLPOLY的雙劑液體導熱墊片如XK-S20LV系列而不是導熱硅膠片XK-P20，那再者是水冷板和模組之間公差大，就可以繼續選擇導熱硅膠片并把硬度調到60以上。這些案例在實際的設計和應用都已經加以證實過。

      二、新能源動力電池導熱材料導熱系數的坑。我們一般講新能源汽車動力電池導熱硅膠片導熱系數是在標準的ASTM D5470規范條件下測試得出來的值，但我們有些工程師在設計中要求厚度5.0mm，11mm也要3W/M.K或者更高，還有一些單、雙面增加補強材玻璃纖維布也要達到整體3W/M.K甚至更高要求。從目前我們實際的推廣和實際應用來看，新能源汽車動力電池導熱硅膠片導熱系數1.5-2W/M.K，厚度1.5/2.0mm是比較經濟應用的成本，如果擔心產品的伸收率問題，可以在墊片中內置超薄0.03玻纖纖維布增強。我們在廣汽的車型中就有這種材料設計，客戶也非常滿意，關鍵一點是導熱系數您設計多少，那我們就一定做到實測您要求的導熱系數值！

      三、新能源動力電池導熱材料抗拉強度的坑。嚴格地講，關于新能源汽車動力電池導熱硅膠片抗拉強度這個問題很重要也有很多爭議。我們在電子工業產品中導熱材料是越軟越好，因為超軟柔那壓縮就更好，越好的壓縮那材料的有效接觸面積就越大，而且降低熱阻達到最好的導熱效果，不大會擔心產品本身壓變裂或者壓損壞產品！但是由于動力電池上導熱材料應用在汽車上，而汽車是運動的，所以很多工程師擔心這種設計萬一材料斷裂怎么辦？這種擔心其實是多余的，新能源汽車動力電池導熱硅膠片不論在哪種產品中應用，一般應用的間隙都小于導熱硅膠片的實際厚度，導熱硅膠片除了主要的導熱性能還有填補間隙和緩沖減震功能，他們在動力電池應用也一樣的填補在間隙之間，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熱量絕不會出現斷裂的問題！新能源汽車動力電池導熱硅膠片是分子與分子之間的結合，除非裝機操作人為的因素，但是您說您還是擔心，那就內置一個超薄的0.03mm玻璃纖維布補強材料吧，這樣就不用再糾結了！

      四、新能源動力電池導熱材料壓縮的坑。新能源汽車動力電池導熱硅膠片安裝后被壓縮量與自由狀態實際厚度之比我們稱之為壓縮比。從目前的實際應用來看，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力有直接關系，因此需要設計工程充分地把電池模組的間隙，材料的厚度，硬度，以及應力計算模擬出數據，分別分析10-100psi壓強下測試出新能源汽車動力電池導熱硅膠片的壓縮率顯示的數據，包括壓力，厚度以及導熱系數的變化。工程師整合這些數據找到最合適的壓縮量，我們建議客戶做5次以上的測試對比再進行選定。

      五、新能源動力電池導熱材料的自動化施工。由于新能源汽車動力電池導熱硅膠片的生產工藝決定了導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。其實離型紙厚度也有區別，分重輕離型，在人工操作時，我們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力電池導熱硅膠片。目前自動化生產施工的要求和呼聲比較高，要求新能源汽車動力電池導熱硅膠片提供滿足自動化生產應對。業界通常的做法就是把導熱硅膠片模切成卷料或者做裸片包裝比較方便自動化生產要求，但新能源汽車動力電池導熱硅膠片有這么幾個特點：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化機器手抓取材料，而且加上材料還有自帶粘性更加難自動化操作。3.材料本身有雙面離型紙保護，從而也增加了自動化撕離型紙的難度。以上3點問題加以解決無疑都在不同程度上增加了加工模切的成本，比如我們在雙面離型紙的正反2面增加拉拔邊或者預留更大的材料面積，正反2個方向沖型進行排廢（兩邊預留10-20mm)，就為了自動化把全部人工活交給了材料模切環節，但是這種模切的方式是否合適成品包裝出貨又是一個問題！這些問題都是設計工程師在設計時沒有足夠考慮多問題，當然上述方法都可行，唯一的問題就是大大增加了成本。最好的設計就是使用GLPOLY雙劑液態導熱硅膠片，自動化設備操作，液體自動化成型為柔軟Q彈墊片，但GLPOLY的雙劑液態導熱硅膠片可不是傳統的灌封膠哦，這個還是要特別聲明，更多有關這款材料的應用歡迎來GLPOLY了解吧！

      六、新能源動力電池導熱材料壽命的坑。因為汽車行業都有續航以及10年或者更長的壽命要求，所以所有的工程師都會對新能源汽車動力電池導熱硅膠片使用壽命提出要求，但現在的問題是目前全球都沒有標準的方法，產品十年的測試都源于3C產品的測試方法，GLPOLY動力電池導熱硅膠片XK-P20十年壽命測試已經過第三方測試認證！如今在世界范圍內，用來預測高分子材料長期老化壽命的試驗方法，都是基于阿累尼烏斯方程的，對于單一成分的材料而言，用阿累尼烏斯方程具有較高的準確度。但是，對于由多種成分組成的復合材料而言，基于阿累尼烏斯方程的結果均不夠準確。很多工程技術人員忽略了這問題的存在。那么，現有用于實驗室熱加速模擬老化、預測 在不同服役環境下服役壽命的方法和標準有哪些？主要有以下幾種參考文獻：
[1] GB/T 20028  硫化橡膠或熱塑性橡膠應用阿累尼烏斯圖推算壽命和最高使用溫度
[2] ISO 2578  塑料在熱老化箱中預測既定溫度時間極限的測定方法（Plastics-Determination of Time-temperature Limits after Prolonged Exposure to Heat）
[3] ISO 11346  硫化橡膠、塑料的使用壽命和最高使用溫度的評估方法（Rubber, Vulcanized or Thermoplastic-Estimation of Life-time and Maximum Temperature of Use）
[4] ASTM G 169  老化試驗標準的基本統計方法的應用指南（Standard Guide for Application of Basic Statistical Methods to Weathering Tests）
[5] ASTM G 166  服役壽命數據的統計分析的標準指南（Standard Guide for Sta-tistical Analysis of Service Life Data）
[6] UL 746B  聚合材料.長期老化性能評估方法（Polymeric Materials—Long Term Property Evaluations）
[7] Brown  耐久性測試技術和模型（Durability Testing Techniques and Mod-els）
[8] Lev M. Klyatis  加速老化可靠性和耐久性測試技術（Accelerated Reliability and Durability Testing Technology，Wiley 2011）
      實際上，上述參考文獻中，GB/T 20028、ISO 2578、UL 746B三個標準具有等效性，只需要按照其中一個標準執行就可以了。
      需要注意的是，按照ASTM G 166 和ASTM G 169 的要求，供應商和客戶需要針對“服役環境溫度的統計平均值、材料性能終點判斷準則”進行充分溝通并達成一致，才能采用上述方法和標準。例如，用于汽車電池堆的導熱片，供應商和客戶需要討論“汽車在赤道和中國東北等地區春夏秋冬行駛狀態下，電池包中導熱硅膠片經受溫度歷史的統計平均值；汽車在赤道和中國東北等地區春夏秋冬停運環境狀態下，電池包中導熱硅膠片經受溫度歷史的統計平均值”，一般是以“拉伸強度增加一倍/斷裂伸長率下降一半，或者拉伸強度下降一半/斷裂伸長率增加一倍，或者雙方約定的其它指標終點”作為導熱硅膠片性能終點預測服役壽命的依據。
      有個案例，2012年10月，我們GLPOLY提出了一個可以用于預測由多種成分組成的高分子材料長期服役壽命的理論——改進的阿累尼烏斯方程，用實驗室加速模擬熱老化方法，以受老化溫度影響最為敏感的拉伸強度和斷裂伸長率作為驗證對象，預測了DIN標識管在不同服役溫度的服役壽命，尤其在服役溫度為75℃時DIN標識管的服役壽命為（81±7）年，該研究報告得到法國AREVA NP核電設計公司中國區總工程師的認可。由于該報告尚未公開發表，公司暫時不允許外發。
      以上新能源動力電池導熱材料設計的6大坑你中了幾個呢？相信如果您是動力電池熱管理工程師，看了這6大坑后能更好的選擇新能源動力電池導熱硅膠片。Glpoly做國內最好的新能源動力電池導熱材料！