干货丨新能源汽车动力电池用胶分类、用胶点及市场解析

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     目前,汽车的使用量越来越大。新能源电动汽车,是解决能源、环境、城市交通等问题的一个主流趋势,也是未来汽车产业发展的一个主要方向。

     动力电池是新能源汽车的“心脏”,而胶黏剂是实现“心脏”持久动力的“肌膜组织”。当前,电动化浪潮席卷全球,动力电池需求呈“井喷式”爆发增长,胶黏剂市场规模也同步放大。

   本文将对新能源汽车动力电池用胶及应用进行详细的介绍。

 

     据了解,新能源汽车用的CTP结构电池包,在设计上省却或大幅省去中间模组部件,转而使用大量胶来连接固定电芯。这些胶类的应用主要有两大需求点:第一类为结构胶,即以结构粘接为主,兼顾一定的导热作用;第二类为导热胶,即以导热粘接为主,胶粘剂应用的目的是将电芯工作时产生的热量导出到外部的散热部件,实现热管理的部分功能作用,兼顾结构粘接要求。

 

    结构胶是指应用于受力结构件胶接场合,能承受较大动负荷、静负荷并能长期使用的胶粘剂。代替螺栓、铆钉或焊接等形式用来接合金属、塑料、玻璃、木材等的结构部件,属于长时间经受大载荷、而性能仍可信赖的胶粘剂。

 

     导热胶主要用于完成电芯与电芯之间,以及电芯与液冷管之间的热传导,胶的具体 使用形式包括垫片、灌封、填充等。

 

1 结构胶

 

     结构胶需起到将电芯与pack壳体可靠连接、固定的作用,代替原来模组结构的机械连接,对于强度、柔韧性、耐老化、阻燃绝缘和导热性都提出了较高的性能要 求。

 

     动力电池包结构胶主要有聚氨酯结构胶、丙烯酸结构胶、硅胶、环氧结构胶、UV胶 和耐高温热熔胶,根据其不同的特点分别应用于不同的场景。

     对于不同类型的结构胶,评价其粘接性能的具体指标有3点:接头的强度、破坏形式(内聚破坏是最理想形式,达到接头处材料最大强度)和胶的断裂伸长率(反映胶体弹性)。

2 导热胶

 

     导热胶主要由树脂基体(环氧树脂、有机硅和聚氨酯等)和导热填料(提高导热 性,有氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)以及氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁 (MgO)、氧化锌(ZnO)等)组成。电池包在CTP发展趋势下,电池厂商对导热胶 需求量大且有不断降本需求,同时减少结构件的设计也对用胶产生较高强度(大于 10Mpa)的粘接固定需求,因此在粘接强度、经济成本上占优的聚氨酯导热结构胶 成为主流导热用胶选择。

     由于电池电芯的最佳工作温度带较窄(20-40℃),CTP结构下导热胶在电芯之 间、电芯与液冷板之间实现均衡散热,从而使得电芯温度和电芯间的温差下降1-2℃ 将极大有利于电池热管理系统。

 

3 动力电池用胶点解析

 

     胶粘剂在动力电池上的四大作用:

     1.为动力电池提供防护效果;

     2.实现安全可靠的轻量化设计;

     3.热管理;

     4.帮助电池应对更复杂的使用环境。

 

     3.1 电芯与电芯之间的粘接——结构粘接

     基材:铝板和外包PET膜

     要求:粘接定位,导热,与PET膜和铝板粘接性好

     解决方案:双组份聚氨酯结构胶,单组份有机硅胶,双组份硅胶

 

     3.2 导电片与模组壳体的粘接

     基材:PC片和镍片/铝片 镍片/铝片和ABS/PC

     要求:粘接定位,耐温-40℃~85℃ 快速定位;

     推荐产品:双组分丙烯酸结构胶、耐高温热熔胶

 

     3.3 电芯灌封

     要求:导热,固定电芯,减震,阻燃,增加安全性,低密度

     产品推荐:双组份导热硅胶

 

     3.4 圆柱形电池底部的粘接固定

     应用:线束隔离板,焊点位置保护胶

     要求:阻燃,低气味,对铜/铝/PVC/PP/硅胶材料无腐蚀性,尽可能快速固化

     产品推荐:阻燃黄胶,UV胶,环氧保护胶

 

     3.5 圆柱电池支架固定

     性能要求:耐老化性能优异,柔韧性能好

     产品推荐:丙烯酸结构胶

 

     3.6 底板与电芯之间的导热

     要求:环保,具有触变性,导热性好,室温下能快速固;

     产品推荐:导热环氧结构胶,双组分丙烯酸结构胶

 

     3.7 电池的螺纹锁固

     要求:能满足要求的振动,机械冲击,跌落,翻转,模拟碰撞等测试。

     产品推荐:厌氧螺纹锁固胶

 

     3.8 铭牌粘接

     基材:大部分是铝合金和表面经过处理的钢铁件。

     要求:耐振动,胶层有韧性,初粘力强,胶黏剂具有一定的触变性,对基材粘接力好。

     产品推荐:丙烯酸结构胶、低温固化环氧胶。

 

4 市场情况

 

     随着CTP与刀片电池技术的应用,对胶粘剂要求和用量的提高,单个PACK包胶 黏剂用量会从目前的1-2公斤呈现较高倍数的增长,单pack价值量也会从200-300元 增长至400-900元

 

      值得注意的是,由于新能源汽车、动力电池的产品特性,对胶黏剂、胶黏材料的性能要求也与传统胶黏材料有所区别。动力电池技术处于急速迭代升级之中,新产品不断涌现,研发与之适应的胶黏新材料,对于提升动力电池能量密度、安全性、循环寿命和轻量化都不可或缺。

 

      近年来,特种功能性胶膜、胶黏剂产业发展迅速,整体是趋向专业化、差异化和高性能化,尤其是动力电池产业的快速发展,也带动了国内该领域企业的技术创新力度和产品创新速度。

 

来源:《胶界》

 

 

     

2022年6月28日 06:00
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