鉅大LARGE | 點擊量：336次 | 2023年03月28日
陶氏有機(jī)硅如何提升新能源汽車"三電"性能和質(zhì)量
關(guān)于新能源汽車而言，電池、電機(jī)、電控?zé)o疑是最為核心也是最為關(guān)鍵的三大部件，因此提升此類部件的性能表現(xiàn)早已成為整個產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)力的所在。日前，在蓋世汽車主辦的"2021我國下一代汽車高質(zhì)量發(fā)展論壇?新能源汽車三電先進(jìn)技術(shù)"會議上，全球領(lǐng)先的材料供應(yīng)商陶氏就為業(yè)界呈現(xiàn)了其在新能源汽車新三電領(lǐng)域的獨特解決方法——有機(jī)硅解決方法。
據(jù)陶氏消費品解決方法汽車事業(yè)部技術(shù)服務(wù)開發(fā)工程師鄒魯介紹，有機(jī)硅材料的主鏈中含有"硅－氧－硅"結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈含有有機(jī)基團(tuán)，因而它兼具有機(jī)及無機(jī)材料的雙重優(yōu)點，如耐高低溫（－45℃～200℃），穩(wěn)定性非常好；柔性可減震；電氣絕緣；防水防潮；阻燃等。
"鑒于有機(jī)硅材料的獨特性能，目前，已被廣泛應(yīng)用于電池包、電池管理系統(tǒng)、逆變器、變壓器、車載充電機(jī)、電機(jī)等部件上，且可以很好地滿足新能源汽車三電客戶的安全、可靠、輕量化、可返修的需求。"鄒魯說到。
關(guān)于安全和可靠性的需求不難理解，有機(jī)硅材料本身所具備的特性就能很好滿足。而關(guān)于輕量化需求，鄒魯表示，材料密度都差不多，但是做導(dǎo)熱材料時，有機(jī)硅較之其他材料可以更好地跟其他輕量化填料相結(jié)合，也就更容易做成輕量化材料。
另外，關(guān)于可返修需求，鄒魯解釋稱，現(xiàn)在很多電池包、電控中間要有更多利用或深層次返修，這時要進(jìn)行拆解，非常堅硬的材料則不太易于拆解返修，有機(jī)硅材料本身比較柔軟，借助工具即可操作。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在了解了有機(jī)硅材料的特性，以及其在新能源汽車上的具體應(yīng)用后，那么作為全球領(lǐng)先的材料供應(yīng)商，陶氏又是如何通過有機(jī)硅材料來提升新能源汽車三電的性能和質(zhì)量？鄒魯著重介紹了兩類解決方法，第一類是有機(jī)硅導(dǎo)熱產(chǎn)品，此類產(chǎn)品重要解決新能源汽車三電中散熱需求的痛點；第二類是xEV防護(hù)和組裝產(chǎn)品。
l有機(jī)硅導(dǎo)熱產(chǎn)品
據(jù)了解，針對新能源汽車不同部件對導(dǎo)熱產(chǎn)品的應(yīng)用要求，陶氏提出了不同的產(chǎn)品解決方法，如可散熱又可填充間隙的導(dǎo)熱填縫劑、可散熱又可粘接的導(dǎo)熱粘接劑、可對OBC車載充電等進(jìn)行全方位保護(hù)的導(dǎo)熱灌封膠／凝膠、非常可靠且安全的導(dǎo)熱硅脂等，這些產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)從1W～6．5W之間不等，可極大程度滿足不同部件對導(dǎo)熱產(chǎn)品的性能需求。
"3～5年前非常普遍的是用導(dǎo)熱墊片，最近兩年開始越來越多地用填縫劑，因為后者具有接觸熱阻低、柔軟可壓縮、減振動緩沖、高可靠性、易于自動化生產(chǎn)、可返修等特點。"鄒魯說到。
據(jù)他介紹，陶氏導(dǎo)熱填縫劑亦有多款產(chǎn)品，除了可減少設(shè)備磨損的TC－5515LT產(chǎn)品，陶氏今年還推出了多款導(dǎo)熱填縫劑新產(chǎn)品，如TC－4551CV，這是一款導(dǎo)熱系數(shù)為5W的、有機(jī)硅小分子揮發(fā)物控制更好的產(chǎn)品，可以長時間在150℃安全可靠的運行，適用于自動駕駛領(lǐng)域更高的導(dǎo)熱需求；另一款是TC－4060GB，這款產(chǎn)品擁有更高的導(dǎo)熱系數(shù)，可達(dá)到6．5W，當(dāng)對變壓器進(jìn)行高度集成時，傳統(tǒng)4W無法滿足其散熱需求，4060則可以。
在鄒魯看來，比較傳統(tǒng)的導(dǎo)熱墊片，導(dǎo)熱填縫劑重要擁有以下三大性能：第一是導(dǎo)熱性能更佳，以動力鋰電池部件為例，目前大部分2W的導(dǎo)熱產(chǎn)品能夠滿足其需求，但是隨著高度集成的發(fā)展趨勢，散熱環(huán)境密度越來越高，會用到4W甚至6W以上的導(dǎo)熱填縫劑；第二是可靠性更高，導(dǎo)熱填縫劑材料在研發(fā)、生產(chǎn)時都會做非常全面的評估，例如通常會做到3000小時的可靠性研究；第三是自動化生產(chǎn)效率高，通過機(jī)器手臂定向涂膠，取代了原來人工一片一片去放、去對準(zhǔn)的工序，可大大提高生產(chǎn)效率。
導(dǎo)熱粘接劑，顧名思義既可導(dǎo)熱又可粘接，應(yīng)用最多的是在電控中間，其粘接強(qiáng)度大部分在2．6（AI）～4．5（AI）之間，屬于中等強(qiáng)度的粘接，好處在于應(yīng)力低，不容易脫裂，同時可以供應(yīng)室溫和加熱快速固化兩種解決方法。鄒魯介紹稱，陶氏今年推出的新產(chǎn)品TC－2035CV是一款導(dǎo)熱系數(shù)為3．3W的粘接劑，可以在175℃的環(huán)境下持續(xù)工作2000個小時以上，而且安全可靠，目前已在很多客戶那里得到了充分的驗證。
新能源汽車車載充電器（OBC）在工作中會出現(xiàn)很多熱量，假如不進(jìn)行保護(hù)特別容易出現(xiàn)線圈過熱、線圈腐蝕等問題，這時候要導(dǎo)熱灌封膠為其進(jìn)行全面保護(hù)。據(jù)鄒魯介紹，陶氏導(dǎo)熱灌封膠產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)覆蓋0．5W～2．3W，同時黏度很低可以填充1～4mm間隙，起到非常好的散熱用途。"今年款推出一款產(chǎn)品CN－6015，顯著特點在于1．5W的導(dǎo)熱系數(shù)，輕量化，可以實現(xiàn)室溫自粘接，150℃正常使用。"
導(dǎo)熱硅脂更多是在IGBT模塊中使用，鄒魯表示，IGBT應(yīng)用中間很多是低的間隙條件，不僅要關(guān)注導(dǎo)熱系數(shù)，還要關(guān)注界面熱阻，陶氏導(dǎo)熱硅脂同樣可以供應(yīng)導(dǎo)熱系數(shù)從0．9W～5．2W的產(chǎn)品，甚至還有更高系數(shù)的。
除了現(xiàn)有具備的豐富產(chǎn)品線，鄒魯還重點強(qiáng)調(diào)到，陶氏現(xiàn)在可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制化的產(chǎn)品開發(fā)，"陶氏在這個領(lǐng)域最大的優(yōu)點是我們在張家港有我國上游的生產(chǎn)基地，在上海松江有下游產(chǎn)品生產(chǎn)基地，同時在上海有商務(wù)和研發(fā)中心，可以針對客戶矩陣范圍內(nèi)不同的產(chǎn)品進(jìn)行特色化的開發(fā)，實現(xiàn)本土研發(fā)、本土供應(yīng)、本土生產(chǎn)。"
lxEV防護(hù)產(chǎn)品
除了充當(dāng)導(dǎo)熱產(chǎn)品，有機(jī)硅材料在新能源汽車部件的防護(hù)上也大有用武之地。
首先是密封性應(yīng)用。眾所周知，為保證動力鋰電池的安全，各大主機(jī)廠均對動力鋰電池提出了全面和嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)和測試要求，即通過氣密檢測達(dá)到全生命周期IP68的標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了實現(xiàn)電池包的密封性，保護(hù)內(nèi)部元器件不受灰塵、雨水等侵蝕，有著最佳防水性能的有機(jī)硅材料可以對電池包、電控等部件起到很好的防水、防潮效果。
其次是三防漆應(yīng)用。在濕氣條件下，假如沒有采取防護(hù)措施，電池管理系統(tǒng)（BMS）中很多的電路板會慢慢發(fā)生電化學(xué)腐蝕，這將極大影響車輛的安全可靠運行。另外，隨著智能化應(yīng)用的深入滲透，一些部件在高低溫時要滿足8～10年以上使用需求時，就要用到有機(jī)硅三防漆解決方法。
灌封膠／凝膠則在IGBT芯片中有很重要的應(yīng)用，可以起到防水、阻燃、減震、電氣絕緣的用途。另外，隨著自動駕駛時代的逐步推進(jìn)，會有更多電磁屏蔽的需求。據(jù)鄒魯介紹，整車在振動條件下，小的縫隙處特別容易發(fā)生磁泄露，這就對整車ADAS提出了很大的挑戰(zhàn)，有機(jī)硅具備模量低、延展率高的特點，在振動條件下不容易發(fā)生磁泄露，目前，陶氏開發(fā)的EC－6601導(dǎo)電膠在導(dǎo)電屏蔽方面已經(jīng)有非常經(jīng)典的使用。
小結(jié)：
整體來看，陶氏有機(jī)硅解決方法重要在熱管理、防護(hù)和組裝方面為新能源汽車三電賦能。不過，作為材料商，陶氏的發(fā)力點遠(yuǎn)不止于此。鄒魯表示，現(xiàn)在越來越多的客戶提出對新能源汽車動力鋰電池安全方面的需求，陶氏也是在集合各個方面的解決方法，從組件、電芯、模組再到PACK，以供應(yīng)整車級別的解決方法。
2020年七月一日，陶氏推出了MobilityScience?平臺，旨在通過該平臺全面提升客戶體驗，包括提升服務(wù)、加速創(chuàng)新、降低復(fù)雜程度等，為陶氏的客戶和合作伙伴供應(yīng)無縫體驗，讓客戶更加高效地接觸到陶氏豐富地產(chǎn)品和實力。
