随着新能源汽车需求不断增长,推动了汽车电子化和智能化的升级,更完善更全面的电子辅助系统被广泛的应用在新能源汽车上,电子器件的散热和稳定性要求也随之提高。
新能源车的用胶问题也再次被聚焦。汽车用胶如何助力新能源车的推广,为新能源车的可靠性、安全性能保驾护航?在不同的汽车使用环境与不同的汽车结构设计中,功能性胶又该如何应对?尤其是新能源车的电机电控系统,对胶粘剂的需求不再只停留在粘接,对其导热性能更是提出了新的高要求!
导热胶的基本概念
导热胶是一种含有导热填充剂的胶粘材料。使用导热胶填充接触面间缝隙传递热量,可以提高两种物体间的热传递效率。在新能源电池和电子设备生产制造时,对导热胶的使用越来越广泛。导热胶能够很好地填充接触面间缝隙传递热量,改善两种物体间的热传递。如将导热胶涂覆于电路板和散热器之间,将空气挤出接触面,完成发热部位与散热部位间的热传递,使接触面真正达到面与面之间的导热,从而有效避免产品性能下滑和故障出现。
导热胶的分类及应用
导热胶按照其成分组成通常是基于有机硅、环氧或聚氨酯系列的单组份或双组份材料。内含的添加剂或填充剂可以特定地改变导热胶的性质,使其适应特定的应用。
导热导电胶需求大幅提升,关注有机硅/聚氨酷体系及气凝胶应用进展。按应用体系和化学体系分类,我们对动力电池胶粘剂进行梳理:
按照应用分类划分:胶粘剂可分为结构胶、灌封&案封胶、功能胶。结构胶起粘接电池中结构胶粘作用,具有高粘接强度的特点:灌封&密封胶有效密封电池体系,防止外界杂质影响动力电池工作环境:功能胶根据需求,拥有导热、导电等多种性能,有助于电池提升热管理性能。随着电池结构进步,我们预计电池密封、灌封需求将缓步下降,而各类功能性胶需求将持续提升。
按照化学体系划分:胶粘剂主要分为聚氨酷、有机硅、环氧树脂和丙烯酸。发展初期,动力电池多用环氧树脂与丙烯酸,但其低弹性不满足动力电池“呼吸作用”需求,我们预计后期高弹性和粘接强度的聚氨酷和有机硅体系将占据主导,而气凝胶由于独有隔热特性与工作温度,主要用于电芯之间的隔热。
自主品牌占据主导带动相关产品国产替代加速,持续关注相关企业导入进度。相比于传统车企,新能源汽车主要以自主品牌为主导,预计将带动相关材料加速导入。
环氧导热胶
单/双组份环氧导热胶,具有结构功能胶的特性,导热效果好,粘接性好,对铝、铜、不锈钢等多种材料都具有较好的粘接性,耐热性能好。
应用于散热模组、交通工具、电工电气、新型能源、家用电器如空调和热水器、工控计算机、锂电池等领域。
环氧导热胶因其强大的粘接性能和硬度,常被作用灌封胶,对器件起到了很好的固定和散热作用。
单组份RTV导热硅胶
中性单组份室温湿气固化硅橡胶,具有良好电绝缘和抗电弧性能,可在-60℃~200℃温度范围内长期使用,贮存稳定。可粘接常见的金属和非金属材料,应用于多种金属之间、金属和非金属材料之间的设备发热/受热部件粘合、密封。
适用于发热元器件与散热器之间的粘接与密封,发热元器件的固定粘接。
导热硅凝胶
单/双组份的间隙填充导热材料,随结构形状成型,具备优异的结构适用性和结构件表面贴服特性,缝隙填充充分。具有良好的绝缘耐压特性和温度稳定性,安全、可靠。常用的导热凝胶有:parker GEL30,wacker 9749TC。
凝胶一般不会固化,因此有如下优势:
▶ 较好的抗裂性能;
▶ 易于拆解和返修;
▶ 不需要固化,随装随用。
正因为导热凝胶的这些优势,正成为电控产品中需散热器件最常使用的导热材料。主要有如下几种应用场景:
▶ 母线电容的散热;
▶ 功率模块的散热;
▶ 低压芯片的散热;
注意,上述提到的应用场景,均是在无电气属性或低压状态下的使用,高压情况下严禁使用,主要是如下原因:
▶ 胶体内存在残留空气,在高压情况下容易击穿;
▶ 涂胶过程中会将空气包覆在胶条轨迹内,同样造成高压击穿;
▶ 凝胶粘度较大,在涂胶过程中,很难通过工艺进行脱泡,即使可行,也还是会存在上述第2点的情况存在。
灌封胶
灌封胶,用于电子元器件的粘接,密封,灌封和涂覆保护。灌封胶在未固化前属于液体状,具有流动性,胶液黏度根据产品的材质、性能、生产工艺的不同而有所区别。灌封胶完全固化后才能实现它的使用价值,固化后可以起到防水防潮、防尘、绝缘、导热、保密、防腐蚀、耐温、防震的作用。电子灌封胶种类非常多,从材质类型来分,使用最多最常见的主要为3种,即环氧树脂灌封胶、有机硅树脂灌封胶、聚氨酯灌封胶,而这三种材质灌封胶又可细分几百种不同的产品。
灌封胶作为一种较为特殊的导热胶,其分类和导热胶基本一致,但其应用场景较为特殊,常见的使用场景如下:
1、变压器
变压器由于绕线之间间隙很小,且通常内外有3层,甚至更多,一般的导热胶因其特性,无法进入绕线间的间隙。
2、母线电容
电控产品中的电容芯子,因对湿气比较敏感,且不易固定,一般采用灌封方式。
3、PCB元器件
为了保护PCB上的电子元器件,特别是高振动量级的器件,一般采用灌封方式。
另外,灌封胶由于粘度比较小,因此在使用前可以对其进行真空脱泡处理,确保胶体内部无空气存在,同时又因其流动性较好,因此在保证胶体厚度的情况下,可以用于高压区域使用。