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新能源汽车“防火”,导热材料要突破
2020年11月20日 发布 分类:行业要闻 点击量:136
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近些年新能源汽车事故频发,身边不少朋友对新能源汽车的偏见又加深了:

除了动力续航,现在还得担心人身安全。

随便一搜新闻,新能源汽车安全事故案例比比皆是,但在汽车领域,“电动化”、“网联化”、“智能化”和“共享化”这“新四化”开始成为公认的未来趋势,电动汽车的发展不会随着当前的局限而止步不前,而是会深挖痛点,要求行业整体做出适应性的变局。

在新能源车的自燃案件里,电池问题是自燃的最大根源

如今,为有效缓解电动汽车的安全问题,国家出手了,进一步提高和优化了对电动汽车整车和动力电池产品的安全技术要求

2020年5月13日,工信部官网发布了电动汽车、电动客车、动力电池等三项强制国家标准,将于2021年1月1日起开始实施

导热材料

新能源汽车的安全问题,越来越受到重视!电动汽车安全标准再升级!

根据三项强制国家标准我们可以看出,电池系统优先作为安全要求的主体,被提出了更高的要求,热管理也被赋予了新的使命

现在天气这么热,汽车也会“发烧”。

导热材料

动力电池在充电和使用时发热难以避免,给车辆配备一套出色的电池热管理系统也是降低自燃风险的关键。

因此,为提高新能源汽车热管理效能而使用的导热材料成为了问题的解决关键

 

导热材料

目前应用在整车热管理系统的有机硅界面材料可分为四种类型:

导热硅胶垫片、导热填缝材料、导热绝缘材料和导热灌封胶。

导热材料

导热材料

圆柱、方形、软包电池,不同类型的电芯,利用硅胶散热的形式也不尽相同。

导热材料

质地越软的导热界面材料,与被冷却件和散热器等具有固定形状的器件贴合越紧密,导热效果也会越好,如下图:

导热材料

导热硅胶垫片

导热硅胶垫是一种导热介质,用来减少热源表面与散热器件接触面之间产生的接触热阻。在行业内,也可称之为导热硅胶片,导热矽胶垫,软性散热垫等等。其具有柔韧性、优良的绝缘性、伸展性、表面天然的粘性的特性,专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位间的热传递,同时还起到绝缘、减震等作用。

 由于硅胶材质的导热能力不太强,其导热系数一般在0.2W/mK以下,所以导热硅胶垫片通常需要填充相应的材料提升导热性能Al2O3ZnO、BN、SiC等

导热材料

常用的填料是氧化铝,导热硅胶垫片填充氧化铝起到的以下作用:

1、辅助散热:

导热硅胶垫片若使用氧化铝进行填充,那是因为普通的硅胶是不良导体,直接贴在电子元件上只能保证两者之间接触比较紧密,但无法大面积的散出热量。为了提高散热性能,只能是加入氧化铝这一类材料进行辅助。铝的导热性性能较好,而且这种材料生产便利、成本较低,采用优质的氧化铝能够有效提升导热硅胶垫片的整体散热能力。

2、提高柔韧性:

当把氧化铝加入到硅胶当中后,会在硅胶垫片内部形成一个物理导热网格,因为有了这个网格的存在,一下子就提升了导热效率,而且厂家一般会采用圆球形的氧化铝,因为圆球形氧化铝加入后,就可以提供导热硅胶垫片的柔韧性,同时结晶程度和密度都会得到改变,而这些都是影响散热率的。

3、改善表面:

导热材料有很多种,导热硅胶垫片选择添加氧化铝还有一个重要的原因是:当加入氧化铝后,可以实现特持的聚合特性,当填入了大量的氧化铝后,就能提升导热硅胶垫片的表面性能,从而带来更好的实用性。

新能源车领域对导热材料有别于传统需求

客观地说,导热材料并不是一个新的话题,在传统电子产品领域,各种导热材料,如导热硅脂、导热粘接胶、导热垫片、相变导热材料等早已得到广泛应用,但对于新能源电动汽车应用来说,这些针对传统电子产品的导热材料并不是完全适用,在诸如导热性能、应用工艺、可靠性、成本等方面,电动汽车都有自己的独特需求,这些需求也有别于一般电子产品应用。

导热材料

比如为了提高电动汽车电池组散热效率,要求材料厂商定向研发专用的回弹性、拉伸和撕裂强度高,低密度的导热界面材料,来满足电动车对于轻量化、防震防碰撞、抗变形、阻燃绝缘、高散热等方面的需求,而其中比较典型的界面材料的拉伸强度或伸长率,在传统电子行业中极少关注,这直接导致绝大多数传统导热材料在汽车中并不适用。

随着对导热材料研究的深入,对于热导率的提升已经有了多样的技术方向,多类型复合填料的添加、通过改变填料粒径,通过微米或纳米级对原子间距和结构的改变产生质变影响热导率、利用多种粒径的导热填料混合填充、或者从工艺出发,以成型工艺条件的选择及优化、导热填料与基体材料的复合方式等改善体系的热导率等等。

但对于适应于新能源车领域的各项机械性能与低密度等,仍旧有极大的攻克空间,需要建立在对各种材料物理化学特性的理解,对各种制作工艺的把控,深刻理解应用端的具体问题特点的基础上,不断对现有的导热材料技术进行创新,来满足新能源车领域更多样的热管理需求。

技术攻坚破局市场垄断

目前,国际市场上,导热界面材料领域已经形成了相对稳定的市场竞争格局,以 Chomerics 和 Bergquist 为代表的美国和欧洲公司在国际及国内中高端市场上处在垄断地位。

国内市场上, 在巨大的市场需求刺激下,近年来生产企业的数量迅速增加,但由于我国导热领域起步较晚,绝大多数企业品种少,同质性强,技术含量不高,多以价格战方式抢占市场。

随着国内对高导热材料的需求不断增大,开发新型高导热材料,尤其是导热硅胶日益成为研究重点,相信在不久的将来,不只是新能源汽车行业,导热材料将会在各领域大展宏图!


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