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電池系統(tǒng)需要大量的材料來實現(xiàn)電芯成組

鉅大LARGE  |  點擊量：1386次  |  2019年10月23日  

電池系統(tǒng)里面需要大量的材料來實現(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入電池系統(tǒng)，有冷和熱兩種，我后面進一步介紹火燒實驗和溫降實驗對于電池系統(tǒng)的實際要求。


密封材料：主要是實現(xiàn)電池系統(tǒng)密封的要求，實現(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：


第一部分方殼電池


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度的粘接，采用額外的彈性材料進行緩沖


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，強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


第二部分軟包電池


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)計足夠的緩沖，形成整體的情況，所以這里需要考慮較高強度的膠，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）和粘接強度；進一步考慮，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)驗總結(jié)：軟包電池之間粘接：FB49,粘接泡棉：468MP，9448A,55236


第三部分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，具有很強的粘接強度，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)向運動至促凝膠組件位置的推板組件。由于圓柱電芯的特點，所以需要強調(diào)膠水的黏接力、抗剪強度、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)計要求，往下深入到膠水的實際特性的時候，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，同時滿足于車輛運行的特點，在高溫低溫環(huán)境下也具備出色的耐老化特性。這里就需要通過實際的膠水和選用的材料測試來進行驗證。在這里以3MVHBTM膠帶電池粘接性能測試報告來談一談實際的測試方法：


步驟1：在已覆好4914-02的藍(lán)色PETfilm鋁板和另一塊藍(lán)色PETfilm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




使用這個膠的測試數(shù)據(jù)，還需要在模組級別進行仿真和測試，我們認(rèn)為做到后面部件和材料之間的溝通和數(shù)據(jù)的耦合，是非常重要的事情，供各位參考。


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