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          新能源汽車“防火”,導熱材料要突破
          2020年11月20日 發布 分類:行業要聞 點擊量:115
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          近些年新能源汽車事故頻發,身邊不少朋友對新能源汽車的偏見又加深了:

          除了動力續航,現在還得擔心人身安全。

          隨便一搜新聞,新能源汽車安全事故案例比比皆是,但在汽車領域,“電動化”、“網聯化”、“智能化”和“共享化”這“新四化”開始成為公認的未來趨勢,電動汽車的發展不會隨著當前的局限而止步不前,而是會深挖痛點,要求行業整體做出適應性的變局。

          在新能源車的自燃案件里,電池問題是自燃的最大根源

          如今,為有效緩解電動汽車的安全問題,國家出手了,進一步提高和優化了對電動汽車整車和動力電池產品的安全技術要求

          2020年5月13日,工信部官網發布了電動汽車、電動客車、動力電池等三項強制國家標準,將于2021年1月1日起開始實施

          導熱材料

          新能源汽車的安全問題,越來越受到重視!電動汽車安全標準再升級!

          根據三項強制國家標準我們可以看出,電池系統優先作為安全要求的主體,被提出了更高的要求,熱管理也被賦予了新的使命

          現在天氣這么熱,汽車也會“發燒”。

          導熱材料

          動力電池在充電和使用時發熱難以避免,給車輛配備一套出色的電池熱管理系統也是降低自燃風險的關鍵。

          因此,為提高新能源汽車熱管理效能而使用的導熱材料成為了問題的解決關鍵

           

          導熱材料

          目前應用在整車熱管理系統的有機硅界面材料可分為四種類型:

          導熱硅膠墊片、導熱填縫材料、導熱絕緣材料和導熱灌封膠。

          導熱材料

          導熱材料

          圓柱、方形、軟包電池,不同類型的電芯,利用硅膠散熱的形式也不盡相同。

          導熱材料

          質地越軟的導熱界面材料,與被冷卻件和散熱器等具有固定形狀的器件貼合越緊密,導熱效果也會越好,如下圖:

          導熱材料

          導熱硅膠墊片

          導熱硅膠墊是一種導熱介質,用來減少熱源表面與散熱器件接觸面之間產生的接觸熱阻。在行業內,也可稱之為導熱硅膠片,導熱矽膠墊,軟性散熱墊等等。其具有柔韌性、優良的絕緣性、伸展性、表面天然的粘性的特性,專門為利用縫隙傳遞熱量的設計方案生產,能夠填充縫隙,完成發熱部位與散熱部位間的熱傳遞,同時還起到絕緣、減震等作用。

           由于硅膠材質的導熱能力不太強,其導熱系數一般在0.2W/mK以下,所以導熱硅膠墊片通常需要填充相應的材料提升導熱性能Al2O3ZnO、BN、SiC等

          導熱材料

          常用的填料是氧化鋁,導熱硅膠墊片填充氧化鋁起到的以下作用:

          1、輔助散熱:

          導熱硅膠墊片若使用氧化鋁進行填充,那是因為普通的硅膠是不良導體,直接貼在電子元件上只能保證兩者之間接觸比較緊密,但無法大面積的散出熱量。為了提高散熱性能,只能是加入氧化鋁這一類材料進行輔助。鋁的導熱性性能較好,而且這種材料生產便利、成本較低,采用優質的氧化鋁能夠有效提升導熱硅膠墊片的整體散熱能力。

          2、提高柔韌性:

          當把氧化鋁加入到硅膠當中后,會在硅膠墊片內部形成一個物理導熱網格,因為有了這個網格的存在,一下子就提升了導熱效率,而且廠家一般會采用圓球形的氧化鋁,因為圓球形氧化鋁加入后,就可以提供導熱硅膠墊片的柔韌性,同時結晶程度和密度都會得到改變,而這些都是影響散熱率的。

          3、改善表面:

          導熱材料有很多種,導熱硅膠墊片選擇添加氧化鋁還有一個重要的原因是:當加入氧化鋁后,可以實現特持的聚合特性,當填入了大量的氧化鋁后,就能提升導熱硅膠墊片的表面性能,從而帶來更好的實用性。

          新能源車領域對導熱材料有別于傳統需求

          客觀地說,導熱材料并不是一個新的話題,在傳統電子產品領域,各種導熱材料,如導熱硅脂、導熱粘接膠、導熱墊片、相變導熱材料等早已得到廣泛應用,但對于新能源電動汽車應用來說,這些針對傳統電子產品的導熱材料并不是完全適用,在諸如導熱性能、應用工藝、可靠性、成本等方面,電動汽車都有自己的獨特需求,這些需求也有別于一般電子產品應用。

          導熱材料

          比如為了提高電動汽車電池組散熱效率,要求材料廠商定向研發專用的回彈性、拉伸和撕裂強度高,低密度的導熱界面材料,來滿足電動車對于輕量化、防震防碰撞、抗變形、阻燃絕緣、高散熱等方面的需求,而其中比較典型的界面材料的拉伸強度或伸長率,在傳統電子行業中極少關注,這直接導致絕大多數傳統導熱材料在汽車中并不適用。

          隨著對導熱材料研究的深入,對于熱導率的提升已經有了多樣的技術方向,多類型復合填料的添加、通過改變填料粒徑,通過微米或納米級對原子間距和結構的改變產生質變影響熱導率、利用多種粒徑的導熱填料混合填充、或者從工藝出發,以成型工藝條件的選擇及優化、導熱填料與基體材料的復合方式等改善體系的熱導率等等。

          但對于適應于新能源車領域的各項機械性能與低密度等,仍舊有極大的攻克空間,需要建立在對各種材料物理化學特性的理解,對各種制作工藝的把控,深刻理解應用端的具體問題特點的基礎上,不斷對現有的導熱材料技術進行創新,來滿足新能源車領域更多樣的熱管理需求。

          技術攻堅破局市場壟斷

          目前,國際市場上,導熱界面材料領域已經形成了相對穩定的市場競爭格局,以 Chomerics 和 Bergquist 為代表的美國和歐洲公司在國際及國內中高端市場上處在壟斷地位。

          國內市場上, 在巨大的市場需求刺激下,近年來生產企業的數量迅速增加,但由于我國導熱領域起步較晚,絕大多數企業品種少,同質性強,技術含量不高,多以價格戰方式搶占市場。

          隨著國內對高導熱材料的需求不斷增大,開發新型高導熱材料,尤其是導熱硅膠日益成為研究重點,相信在不久的將來,不只是新能源汽車行業,導熱材料將會在各領域大展宏圖!


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