專注于膠粘劑的研發(fā)制造
在新能源汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的背景下,新能源電池,尤其是鋰離子電池,在全球能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。動(dòng)力電池作為核心部件,其安全性與可靠性直接決定了整車的性能表現(xiàn)。新能源電池灌封膠作為電池系統(tǒng)中的“隱形守護(hù)者”,通過物理防護(hù)、熱管理、電氣絕緣等多重功能,成為保障電池安全的關(guān)鍵材料。
一、新能源電池灌封膠的功能
灌封膠主要有以下幾種功能:
1. 物理防護(hù):構(gòu)建電池的“抗震鎧甲”
新能源汽車在行駛過程中需承受復(fù)雜路況的振動(dòng)沖擊,電池模組內(nèi)部電芯若發(fā)生位移或碰撞,可能引發(fā)短路甚至熱失控。聚氨酯灌封膠憑借其優(yōu)異的彈性(斷裂伸長率可達(dá)300%以上)和抗沖擊性能,可有效吸收機(jī)械應(yīng)力,防止電芯間摩擦破損。例如,某車企在電池包底部采用聚氨酯灌封工藝后,通過ISO 16750-3振動(dòng)測試標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間縮短了40%,模組壽命提升至10年以上。
2. 熱管理:破解電池“發(fā)燒”難題
動(dòng)力電池在快充、高負(fù)荷運(yùn)行時(shí),局部溫度可能突破80℃,傳統(tǒng)散熱方式難以應(yīng)對(duì)。有機(jī)硅導(dǎo)熱灌封膠通過填充微米級(jí)導(dǎo)熱顆粒(如氧化鋁、氮化硼),可將熱導(dǎo)率提升至1.5-3.0 W/(m·K),同時(shí)保持電氣絕緣性。某頭部電池企業(yè)采用雙組分有機(jī)硅灌封方案后,電池包溫差從8℃降至3℃以內(nèi),循環(huán)壽命提升25%。
3. 環(huán)境隔離:筑牢防水防塵防線
電池系統(tǒng)需滿足IP67甚至IP69K防護(hù)等級(jí),以應(yīng)對(duì)涉水、沙塵等極端環(huán)境。環(huán)氧樹脂灌封膠固化后形成致密交聯(lián)結(jié)構(gòu),吸水率低于0.1%,可長期阻隔水汽侵入。某儲(chǔ)能電站項(xiàng)目采用環(huán)氧灌封后,在濕度95%的環(huán)境中運(yùn)行5年未出現(xiàn)絕緣失效案例。
4. 安全增強(qiáng):阻燃抑爆的最后屏障
當(dāng)電芯發(fā)生熱失控時(shí),阻燃型灌封膠可形成碳化層隔絕氧氣,延緩火焰蔓延。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,采用UL94 V-0級(jí)阻燃灌封膠的電池模組,熱失控傳播時(shí)間從30秒延長至5分鐘以上,為人員逃生爭取關(guān)鍵時(shí)間。
二、新能源電池的類型
鋰離子電池:廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車和便攜式設(shè)備,灌封膠能有效防止電池在使用過程中因振動(dòng)或沖擊而損壞。
固態(tài)電池:具有更高的能量密度和安全性,適合高性能應(yīng)用,灌封膠在此應(yīng)用中主要用于提升熱管理和隔離性能.
三、新能源電池灌封膠如何進(jìn)行選擇
1)主流灌封膠材料性能對(duì)比
材料類型 | 典型特性 | 適用場景 | 局限性 |
環(huán)氧樹脂 | 硬度高(Shore D 80+)、耐化學(xué)腐蝕、粘接強(qiáng)度大 | 電池包結(jié)構(gòu)固定、ECU密封 | 脆性大、抗沖擊性弱 |
有機(jī)硅 | 耐溫范圍廣(-60℃~200℃)、彈性好、導(dǎo)熱性可調(diào) | 耐溫范圍廣(-60℃~200℃)、彈性好、導(dǎo)熱性可調(diào) | 機(jī)械強(qiáng)度較低 |
聚氨酯 | 彈性模量低(0.1-10 MPa)、耐候性強(qiáng)、耐疲勞 | 電纜連接、傳感器、模組緩沖 | 耐高溫性弱于有機(jī)硅 |
丙烯酸 | 耐高溫性弱于有機(jī)硅 | 自動(dòng)化產(chǎn)線、小批量生產(chǎn) | 耐溫性較差(<120℃) |
2)灌封膠選型五大核心原則
1. 匹配電池工作溫度范圍
高溫場景(如BMS控制板):優(yōu)先選擇有機(jī)硅灌封膠,其連續(xù)工作溫度可達(dá)180℃,短期耐溫250℃。
低溫場景(如北方地區(qū)儲(chǔ)能電站):聚氨酯灌封膠在-40℃環(huán)境下仍保持彈性,避免脆裂導(dǎo)致防護(hù)失效。
2. 平衡導(dǎo)熱與絕緣需求
高功率電池:選擇導(dǎo)熱系數(shù)>2.0 W/(m·K)的有機(jī)硅灌封膠,同時(shí)需驗(yàn)證體積電阻率>1×101? Ω·cm。
低壓系統(tǒng):可采用導(dǎo)熱性較低但成本更優(yōu)的聚氨酯或環(huán)氧灌封膠。
3. 適配生產(chǎn)工藝要求
自動(dòng)化產(chǎn)線:優(yōu)先選擇雙組分1:1混合比例、凝膠時(shí)間可調(diào)(5-60分鐘)的灌封膠,以匹配點(diǎn)膠機(jī)節(jié)拍。
手工操作:選用單組分加熱固化或UV固化型灌封膠,簡化工藝流程。
4. 滿足安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)
車規(guī)級(jí)要求:需通過ISO 16750、GB/T 31467等標(biāo)準(zhǔn),重點(diǎn)關(guān)注阻燃等級(jí)(UL94 V-0)、毒性測試(ROHS、REACH)。
儲(chǔ)能場景:需符合UL 9540A熱失控?cái)U(kuò)散測試,阻燃灌封膠可降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
總之,灌封膠作為新能源電池系統(tǒng)的“隱形安全閥”,其選型需兼顧性能、成本與工藝可行性。隨著電池能量密度提升和極端工況增加,未來灌封膠將向高導(dǎo)熱、自修復(fù)、輕量化方向發(fā)展。未來,灌封膠還可能應(yīng)用于更多新興電池技術(shù),隨著市場的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,灌封膠的應(yīng)用將更加廣泛和多樣化。更多關(guān)于灌封膠在新能源電池中的應(yīng)用請(qǐng)持續(xù)關(guān)注《研泰化學(xué)官網(wǎng)》。