电池模组导热胶选型与点胶

电池模组导热胶选型与点胶技术汇报人：XXXXXX目录CATALOGUE01导热胶技术概述02导热胶选型关键因素03点胶工艺技术04导热胶应用解决方案05质量控制与测试06行业应用案例导热胶技术概述01PART导热胶的定义与功能单组份室温固化材料导热胶是一种以有机硅为基体的单组份胶粘剂，通过空气中的水分发生缩合反应交联固化，形成高性能弹性体，兼具粘接与导热功能。多功能集成特性除导热外，还具备电绝缘、抗震、耐化学介质等性能，适应-60～280℃的宽温范围，满足电池模组复杂工况需求。热界面材料核心作用通过填充接触面间隙（如电芯与散热部件之间），替代空气层降低接触热阻，提升热传导效率（导热系数可达1-5W/m·K），确保热量快速导出。填充电芯与液冷板/壳体间的气隙，将接触热阻降低60%以上，使模组温差控制在1-2℃内，避免局部过热引发热失控。通过密封防潮、减震缓冲及绝缘保护，降低电池包在潮湿、振动或短路场景下的故障风险。导热胶是电池热管理系统的关键材料，通过优化热传递路径和界面接触效率，保障电芯在适宜温度区间运行，同时降低结构设计复杂度与重量。热管理核心作用CTP（CelltoPack）技术中替代机械紧固件，聚氨酯导热胶可提供＞10MPa粘接强度，实现轻量化与降本双重目标。结构粘接替代方案安全防护增强导热胶在电池模组中的作用导热系数需适配应用场景：1.5~5.0W/m·K为常见范围，过高可能导致胶体脆性增加，过低则散热不足；动力电池通常要求≥2.0W/m·K。断裂伸长率＞100%：确保电芯充放电膨胀时胶层不开裂，聚氨酯体系因高弹性成为主流选择。导热与机械性能平衡粘度范围（5000~20000cps）：需匹配自动化点胶设备，避免垂流或填充不充分；双组份胶需精确控制混合比与适用期。固化方式选择：热固化（80~120℃/30min）适合量产效率，室温固化（24h）便于维修，UV固化用于局部快速固定。工艺适配性要求通过2000次高低温循环（-40℃~120℃）测试后，导热系数衰减需＜10%，无分层或粉化现象。阻燃等级达到UL94V-0，体积电阻率＞1×10^14Ω·cm，确保电池系统电气安全。长期可靠性验证导热胶的主要性能指标导热胶选型关键因素02PART导热系数与热阻要求温度适应性需匹配电池工作温度范围（-40℃~120℃），避免高温下导热胶老化或低温脆化导致热阻上升。低热阻设计优先选用热阻低于0.5℃·cm²/W的材料，减少界面热阻对整体散热性能的影响。导热系数选择根据电池模组发热功率和散热需求，选择导热系数在1.5-5.0W/(m·K)范围内的导热胶，确保高效热量传递。耐温性与化学稳定性宽温域稳定性需在-60~200℃范围内保持性能（UL94V0阻燃等级），防止电池充放电循环中高温软化或低温脆化。甲基苯基硅橡胶基体配合碳化硅填料可提升高温稳定性。01电解液耐受性需抵抗电池漏液时电解液（如LiPF6）腐蚀，体积电阻率需>10¹³Ω·cm（GB/T1410-2006），避免绝缘失效。采用聚酰亚胺包覆的镍探头测试可模拟实际工况。抗老化性能通过3000次热循环测试后导热系数衰减应<5%，KH-550偶联剂处理的Al₂O₃填料体系可显著延缓老化。化学兼容性需与电芯壳体（铝/钢）、汇流排（铜/铝）等材料无反应，预成型硅胶片需通过GB/T7124-2008剪切强度测试（铝-铝≥6.8MPa）。020304机械强度与耐久性ShoreD硬度55±5（ASTMD2240）的导热胶可缓冲车辆振动冲击，拉伸强度≥8.5MPa（GB/T528-2009），断裂伸长率40%以上确保界面不开裂。动态载荷适应性模组压板施加压力下导热胶需保持0.6%以下固化收缩率，碳纤维增强体系可维持1.28MPa拉伸强度。长期压合保持力需通过10万次机械振动测试（频率5-200Hz），改性碳纤维填料可提升疲劳寿命，避免因电芯膨胀/收缩导致界面剥离。抗疲劳特性点胶工艺技术03PART采用五轴联动技术（X/Y/Z轴+旋转轴）实现复杂轨迹运动，配备伺服电机或DD马达驱动，确保±30微米级重复定位精度，支持螺旋线插补等高级路径规划。运动控制系统集成CCD相机与双校准传感器阵列，通过MARK点比对实现±0.01mm级定位补偿，具备自动针头更换后的坐标修正功能，消除夹具误差影响。视觉定位系统包含螺旋泵、点胶阀（接触式/非接触式喷射阀）和压力罐，支持100-50,000cps粘度范围的材料精准控制，通过纳维-斯托克斯方程优化高粘度流体输出稳定性。流体控制单元内置加热装置与温度传感器，维持胶水最佳流动性和固化特性，尤其适用于环氧树脂等对温度敏感的材料。温控模块点胶设备与系统组成01020304点胶工艺流程与参数控制路径规划优化根据组件3D结构设计点胶轨迹，针对异形密封面采用螺旋线插补技术，确保胶线宽度一致性（如0.3mm直径密封圈的无缝覆盖）。胶量精准控制通过气压/螺杆泵协同调节，实现nL级微量点胶，在新能源电池CCS组件中，镍片焊点补强胶量误差需控制在±3%以内。环境参数管理控制车间温度（23±2℃）、湿度（45±5%RH）及基材表面清洁度（达因值>36），避免胶水润湿不良或气泡产生。点胶质量控制要点胶线形貌检测采用激光测厚仪在线监测胶线高度（50-200μm）和宽度（0.5-2mm），配合AI图像识别技术判断断胶、拉丝等缺陷。粘结强度验证通过推力测试仪检测固化后胶层附着力，汽车电子ECU模块要求达到≥5MPa的剪切强度。密封完整性测试使用氦质谱检漏仪或防水测试仪（IP67标准），确保医疗电子封装件的气密性≤1×10^-6mbar·L/s。固化过程监控红外热像仪实时监测固化温度曲线，确保双组分环氧树脂达到指定交联度（如120℃±5℃维持30min）。导热胶应用解决方案04PART电芯与壳体粘接方案高导热弹性胶采用单组份热固化硅胶（如SIPC1917），导热系数≥1.5W/m·K，断裂伸长率＞100%，可缓冲电芯膨胀应力，同时实现热量快速传导至壳体。典型应用于方形电芯与铝合金外壳的柔性连接。聚氨酯结构胶双组份配方通过高填料分散技术实现2-3W/m·K导热性能，兼具10MPa以上剪切强度，适用于需要兼顾结构固定与散热的钢制壳体场景。需注意其对PET基材的附着力优化。环氧快固胶如乐泰HY4090，90秒内快速固化，搭接剪切强度17N/mm²，适合自动化产线节拍要求。其5mm间隙填充能力可补偿电芯装配公差，但需评估长期热循环后弹性衰减风险。丙烯酸结构胶UV固化型产品适用于薄层粘接（＜1mm），通过添加氮化硼填料实现1.2W/m·K导热，特别适合透明壳体与电芯的可见光固化工艺，但需配套惰性气体保护设备。电池模组封装方案导热结构一体化胶聚氨酯基CTP专用胶，导热系数1.8W/m·K同时拉伸强度＞8MPa，直接替代模组机械连接件。需优化填料粒径分布以避免注射过程中沉降导致的导热不均问题。硅橡胶密封胶铂金催化体系耐温-40~200℃，伸长率300%以上，用于模组边缘防水密封。其低模量特性（＜0.5MPa）可吸收电芯振动能量，但需配合底涂剂提升与PC/ABS框架的粘接力。阻燃型聚氨酯灌封胶UL94V0等级，体积电阻率＞10¹⁶Ω·cm，通过三氧化二锑协效阻燃体系实现模组整体防火性能。典型应用于BMS电路板封装，需控制固化收缩率＜0.3%以防应力开裂。预成型硅胶材料（硬度Shore0030-50）压缩率30%时界面热阻＜0.1K·cm²/W，用于液冷板与电芯间的界面填充。需匹配自动贴合设备确保厚度公差控制在±0.1mm。01040302冷却系统密封方案液态导热垫片含氧化铝/氮化铝混合填料体系，3:1混合比适配计量泵，用于冷却管路与箱体粘接。工作温度-40~120℃下导热系数保持率＞90%，但需注意铝材表面阳极氧化处理对粘接强度的影响。双组份环氧导热胶可注射型产品（粘度＜20,000cps）渗透性佳，用于微通道液冷板缝隙密封。其自修复特性可补偿0.5mm以下装配错位，但需验证长期冷热冲击后的抗析出性能。有机硅凝胶湿气固化型，15分钟表干，用于冷却系统快速维修。添加碳纤维可提升至1.5W/m·K导热，但需配合专用清洗剂（如SF7063）处理金属表面油污。快固化聚氨酯密封胶质量控制与测试05PART原材料检验标准填料性能验证需检测导热填料（如Al2O3、BN、石墨烯等）的纯度、粒径分布及导热系数，确保符合GB/T10294-2008标准要求，金属填料还需通过ICP检测重金属含量。评估环氧树脂/有机硅等基材与填料的界面结合力，通过FTIR分析化学键合状态，避免固化后出现相分离现象。采用GC-MS方法检测挥发性有机物含量，严格限制DMF、甲苯等有害溶剂残留，符合GB33372-2020电子胶粘剂环保标准。基材兼容性测试溶剂残留控制7，6，5！4，3XXX生产过程控制要点分散工艺监控采用三辊机或高速剪切设备时，实时监测填料分散度（SEM观察），确保导热网络形成，黏度波动控制在±5%以内（Brookfield粘度计）。环境参数调控洁净车间维持温度23±2℃、湿度45±5%RH，静电防护等级需达到1×10^6Ω（ANSI/ESDS20.20标准）。固化曲线优化通过DSC分析固化放热峰，设定梯度升温程序（如80℃/2h+150℃/1h），避免气泡产生，凝胶时间控制在15-25分钟范围。点胶精度管理采用CCD视觉定位系统，胶线宽度偏差≤0.1mm，出胶量重复精度达±1%，配合压力反馈系统确保接触面贴合度。成品性能测试方法参照ASTMD5470标准，使用稳态热流法测试厚度方向导热率，测试压力0.5MPa，温差设定20K，数据取5次测量平均值。导热系数测定采用激光闪射法（ISO22007-4）测量胶层与金属基板间的接触热阻，测试范围-40℃~150℃，绘制热阻-温度曲线。界面热阻分析进行85℃/85%RH双85测试1000小时，检测导热系数衰减率（要求≤10%），同时通过拉力机测试T型剥离强度保持率。老化性能评估行业应用案例06PART采用铝合金壳体（导热系数180W/mK）搭配导热硅脂（0.1-0.3mm厚度，2-5W/mK）或导热垫（1-3mm厚度，3-6W/mK），通用BoltEV通过"L型"水冷板设计实现电芯温差±2℃控制。动力电池导热方案模组壳体与液冷板粘接聚氨酯结构胶兼具导热（2-3W/mK）与结构粘接功能，通过高黏度预聚体优化填料分散性，适配CTP无模组设计以减少中间结构件，但间隙填充能力≤3mm。电芯与模组固定乐泰HY4090凝胶粘合剂可填充5mm间隙，90-180秒快速固化，搭接剪切强度17N/mm²，兼容PA/ABS塑料、金属等基材，通过振动与温湿度循环测试验证可靠性。多基材大间隙粘接风冷系统优化大容量储能电池采用空气冷却方案，结构简单且成本低，温度传感器布置在空气进出口及电池包中心区域，监控热量累积点与极端温区。液冷系统密封设计液冷板集成于箱体底部减少装配间隙（如IPace微通道设计），需配合高密封性导热胶（如有机硅灌封胶）防止冷却液泄漏，通道宽度1-2mm提升流速至2m/s。热阻控制技术无TIM设计依赖机械压紧（压力>50kPa），长期振动易导致接触界面松动（热阻增加30%-50%），BMWi3采用弹簧支撑结构补偿但增加复杂度。相变材料辅助散热在电芯间填充相变导热垫，通过相变吸热缓冲温度峰值，结合导热系数5-10W/