陈 权,王超智,王小伟,潘守伟
(广州集泰化工股份有限公司,广东 广州 510665)
双组分聚氨酯;灌封胶;阻燃;导热系数
近年来,随着我国新能源汽车产业链的不断完善,新能源汽车得到了蓬勃发展,产销量也迅速增加。新能源汽车的整体性能在很大程度上取决于“三电”(电机、电池和电控)的性能,其中热管理是重中之重。目前新能源汽车动力电池大多数是锂离子电池,汽车电池包中的锂离子电池在充放电过程中会产生热量,而这些热量若不能及时排除,在电池内部积累,会导致电池温度过高,不仅会降低电池性能和寿命,还会引发安全隐患甚至导致火灾等严重后果。因此,需要用导热材料解决此问题[1-2] 。由于长续航的市场需求和有限的电池包空间,通常电池厂家会往电池模组中加入更多的电芯,以至于电芯之间的缝隙较小,这给运行过程的电池散热带来不小的挑战。
目前市场上主要采用低黏度的导热灌封胶进行填充传热,广泛使用的灌封胶有环氧树脂、有机硅和聚氨酯三类。环氧树脂类灌封胶具有耐高温、附着力好、优异的电气绝缘能力等优点,但是存在伸长率低、受冷热冲击易开裂、耐湿热性能差等缺元器件的密封。有机硅灌封胶具有耐候性好、工作温度宽泛、不开裂、具有优异的防水性能和抗震能力,但存在附着力差、强度低、抗撕裂性能差等缺点,受挤压后不易保持电池固定,造成电池包故障。聚氨酯灌封胶具有软硬度可调节、模量可调节、强度适中、高弹性、高抗冲击性、高耐磨性和优异的耐低温性能等特点,结合电池包模组设计,聚氨酯灌封胶可以更好地匹配电芯的粘接固定及导热,在新能源车领域得到广泛应用[3-5] 。双组分聚氨酯灌封胶主要由多元醇、异氰酸酯、导热填料、阻燃剂、消泡剂和催化剂等组分组成,早前的研究及报道主要是针对电力、照明等领域的灌封,针对动力电池的聚氨酯灌封胶研究较少[6-8] 。
本文针对动力电池用聚氨酯灌封胶的性能要求,采用不同多元醇合成聚氨酯预聚体,与导热填料、除水剂等制备固化剂组分,另采用多元醇、导热填料、除水剂、稀释剂等制备得到双组分聚氨酯灌封胶。研究了预聚体类型、多元醇种类及复配比例等对灌封胶拉伸强度及剪切强度的影响,以及氢氧化铝粒径和填充量对灌封胶阻燃等级和导热性能的影响,以期为新能源动力电池灌封胶的使用提供一定的参考意义。
陈 权,王超智,王小伟,潘守伟
(广州集泰化工股份有限公司,广东 广州 510665)
双组分聚氨酯;灌封胶;阻燃;导热系数
近年来,随着我国新能源汽车产业链的不断完善,新能源汽车得到了蓬勃发展,产销量也迅速增加。新能源汽车的整体性能在很大程度上取决于“三电”(电机、电池和电控)的性能,其中热管理是重中之重。目前新能源汽车动力电池大多数是锂离子电池,汽车电池包中的锂离子电池在充放电过程中会产生热量,而这些热量若不能及时排除,在电池内部积累,会导致电池温度过高,不仅会降低电池性能和寿命,还会引发安全隐患甚至导致火灾等严重后果。因此,需要用导热材料解决此问题[1-2] 。由于长续航的市场需求和有限的电池包空间,通常电池厂家会往电池模组中加入更多的电芯,以至于电芯之间的缝隙较小,这给运行过程的电池散热带来不小的挑战。
目前市场上主要采用低黏度的导热灌封胶进行填充传热,广泛使用的灌封胶有环氧树脂、有机硅和聚氨酯三类。环氧树脂类灌封胶具有耐高温、附着力好、优异的电气绝缘能力等优点,但是存在伸长率低、受冷热冲击易开裂、耐湿热性能差等缺元器件的密封。有机硅灌封胶具有耐候性好、工作温度宽泛、不开裂、具有优异的防水性能和抗震能力,但存在附着力差、强度低、抗撕裂性能差等缺点,受挤压后不易保持电池固定,造成电池包故障。聚氨酯灌封胶具有软硬度可调节、模量可调节、强度适中、高弹性、高抗冲击性、高耐磨性和优异的耐低温性能等特点,结合电池包模组设计,聚氨酯灌封胶可以更好地匹配电芯的粘接固定及导热,在新能源车领域得到广泛应用[3-5] 。双组分聚氨酯灌封胶主要由多元醇、异氰酸酯、导热填料、阻燃剂、消泡剂和催化剂等组分组成,早前的研究及报道主要是针对电力、照明等领域的灌封,针对动力电池的聚氨酯灌封胶研究较少[6-8] 。
本文针对动力电池用聚氨酯灌封胶的性能要求,采用不同多元醇合成聚氨酯预聚体,与导热填料、除水剂等制备固化剂组分,另采用多元醇、导热填料、除水剂、稀释剂等制备得到双组分聚氨酯灌封胶。研究了预聚体类型、多元醇种类及复配比例等对灌封胶拉伸强度及剪切强度的影响,以及氢氧化铝粒径和填充量对灌封胶阻燃等级和导热性能的影响,以期为新能源动力电池灌封胶的使用提供一定的参考意义。
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