新能源汽車動力電池結(jié)構(gòu)粘接材料

       電池系統(tǒng)里面需要大量的材料來實(shí)現(xiàn)電芯成組，每樣材料的需求是不同的，基本可以分為結(jié)構(gòu)粘接材料、導(dǎo)熱材料、絕緣材料、絕熱材料和密封材料這幾種要求。

       結(jié)構(gòu)粘接材料：通常而言分為結(jié)構(gòu)膠或者雙面膠帶，主要用于粘接電芯與電芯、電芯與泡棉、電芯和模組外殼等，主要的作用是電芯與模組成為一體化，滿足模組的振動、沖擊和跌落等要求。

       導(dǎo)熱材料：主要用于傳導(dǎo)電芯的熱量，并把模組的熱量往外進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

       絕緣材料：這個材料往往是與其他材料的要求融合在一起，主要的目標(biāo)是放置單體電芯出現(xiàn)漏液或者其他破損狀態(tài)下，整個電池往金屬導(dǎo)電材料上引起短路或者絕緣問題。

       絕熱材料：主要的要求，是隔絕外部的熱量進(jìn)入電池系統(tǒng)，有冷和熱兩種，我后面進(jìn)一步介紹火燒實(shí)驗(yàn)和溫降實(shí)驗(yàn)對于電池系統(tǒng)的實(shí)際要求。

       密封材料：主要是實(shí)現(xiàn)電池系統(tǒng)密封的要求，實(shí)現(xiàn)IP67的作用。

 圖1 電池系統(tǒng)里面使用材料概覽

我們從方殼、軟包和圓柱三方面來比較差異性

1. 方殼電池

       方殼電芯在模組內(nèi)的固定：電芯之間粘接定位，側(cè)板和端板的粘接。方殼電芯本體比較重，所以首要的任務(wù)需要固定電芯，根據(jù)電芯的膨脹情況，需要考慮在模組內(nèi)留下足夠的緩沖，所以這里需要考慮較高強(qiáng)度的膠。這里粘接的表面為：

       鋁合金殼體+絕緣膜包覆

       絕緣墊片

       外框鋁材

       通常而言，對以上不同的兩種基材之間的粘接需要具備足夠的強(qiáng)度，同時粘接完成以后需要耐振動，環(huán)境特性方面在-40℃～85℃的溫度范圍內(nèi)，耐溫度沖擊性好。而整個膠的操作時間需要進(jìn)行控制。在選用膠帶和膠水的時候，是有些差異的

       如果選用膠水，則主要考慮電芯之間的高強(qiáng)度的粘接，采用額外的彈性材料進(jìn)行緩沖

       采用粘彈體的膠帶粘接方式，主要是利用到了膠帶減震緩沖，吸收能量的特點(diǎn)，強(qiáng)度是保證電芯的沖擊方面的測試符合要求

圖2 粘接膠的要求

       經(jīng)驗(yàn)總結(jié)推薦：方殼電芯之間粘接：雙組分聚氨酯DP6310NS,VHBTM雙面膠帶：4914-02， GTM715

2.軟包電池

       軟包電芯與鋁殼之間的固定：粘接定位，導(dǎo)熱，與PET膜和鋁板粘接性好。

       由于要固定電芯，還要考慮在里面設(shè)計(jì)足夠的緩沖，形成整體的情況，所以這里需要考慮較高強(qiáng)度的膠，并具有一定的導(dǎo)熱系數(shù)，使得模組內(nèi)使用粘接的地方有足夠的傳熱。一半考慮采用雙組份聚氨酯導(dǎo)熱粘接固定膠或者高硬度導(dǎo)熱VHBTM雙面膠帶?；镜目紤]系數(shù)主要有熱的方面和結(jié)構(gòu)方面，分為導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.k）和粘接強(qiáng)度；進(jìn)一步考慮，需要在各種環(huán)境條件下，比如高低溫特性、溫度交變下能穩(wěn)定，也能滿足沖擊和振動的要求。

圖3 結(jié)構(gòu)膠和VHBTM雙面膠帶

       經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：軟包電池之間粘接：FB49, 粘接泡棉：468MP，9448A, 55236

3.圓柱型電池組的材料應(yīng)用

       電芯與基座之間的粘接：丙烯酸結(jié)構(gòu)膠，具有很強(qiáng)的粘接強(qiáng)度，起到很好的固定作用；

       包括并排放置電芯的底座，底座上設(shè)固定并排電芯兩極的固定組件、推動并排電芯緊密排列的調(diào)節(jié)組件、促凝膠組件和將粘好膠的電芯導(dǎo)向運(yùn)動至促凝膠組件位置的推板組件。由于圓柱電芯的特點(diǎn)，所以需要強(qiáng)調(diào)膠水的黏接力、抗剪強(qiáng)度、耐老化、壽命等性能指標(biāo)，還有電芯表面的處理之后，也需要考慮膠水的導(dǎo)熱系數(shù)、耐老化、電氣絕緣性、阻燃性等性能指標(biāo)。

       經(jīng)驗(yàn)推薦：圓柱電池與PC支架：雙組分環(huán)氧DP125UV；PC支架與匯流板鋁片：雙組分丙烯酸DP8805

       在實(shí)際操作中，對于結(jié)構(gòu)膠的材料，特別是由上述模組的設(shè)計(jì)要求，往下深入到膠水的實(shí)際特性的時候，需要考慮膠水的特性。以常溫特性而言，粘結(jié)保證常溫狀態(tài)下粘接穩(wěn)定的情況下，同時滿足于車輛運(yùn)行的特點(diǎn)，在高溫低溫環(huán)境下也具備出色的耐老化特性。這里就需要通過實(shí)際的膠水和選用的材料測試來進(jìn)行驗(yàn)證。在這里以3M VHBTM 膠帶電池粘接性能測試報告來談一談實(shí)際的測試方法：

       步驟1：在已覆好4914-02的藍(lán)色PET film鋁板和另一塊藍(lán)色PET film鋁板粘接上粘貼

        步驟2：將PC絕緣罩片用4914-02粘接，黑色PET絕緣罩片用4914-02粘接

        步驟3：將PET鋼模片與鋁板之間用4914-02粘接

       步驟4：將所有試片滾壓后，一組放置于高低溫老化箱中進(jìn)行老化測試

        步驟5：高低溫老化后的試樣以及在恒溫恒濕試驗(yàn)室中放置72小時后的試樣，測試動態(tài)剪切速度， 剪切速度2in/min