Η εφαρμογή θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών σε μονάδες μπαταρίας: συγκόλληση, διάχυση θερμότητας και βελτιστοποίηση απόδοσης

Με την αναπτυσσόμενη ανάπτυξη της νέας βιομηχανίας ενεργειακών οχημάτων, οι μονάδες μπαταριών, ως βασικό στοιχείο, αντιμετωπίζουν ολοένα και πιο αυστηρές απαιτήσεις για την ενεργειακή πυκνότητα, την ασφάλεια, τη διάρκεια ζωής και τη θερμική διαχείριση. Οι θερμικά αγώγιμες δομικές συγκολλητικές ουσίες, ως προηγμένα υλικά που συνδυάζουν τη δομική συγκόλληση και τη θερμική αγωγιμότητα, διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στο σχεδιασμό και την κατασκευή μονάδων μπαταριών. Αυτό το άρθρο θα εμβαθύνει στην εφαρμογή θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών σε μονάδες μπαταριών, αναλύοντας τους βασικούς παράγοντες και τις μεθόδους εφαρμογής, με στόχο την παροχή αναφοράς για το τεχνικό προσωπικό σε συναφείς τομείς.
Η θερμικά αγώγιμη δομική κόλλα δεν είναι απλή κόλλα. Διαδραματίζει πολλαπλούς ρόλους σε μονάδες μπαταρίας, επηρεάζοντας βαθιά την απόδοση και την ασφάλεια της μπαταρίας. Πρώτον, παρέχει υψηλή-Δομική δομική σύνδεση και σταθεροποίηση. Τα κύτταρα της μπαταρίας είναι οι βασικές μονάδες των μονάδων μπαταρίας και η ποσότητα και η διάταξή τους επηρεάζουν άμεσα την ενεργειακή πυκνότητα της μονάδας. Οι θερμικά αγώγιμες δομικές συγκολλητικές ουσίες μπορούν να συνδέουν σταθερά τα κύτταρα της μπαταρίας, να σχηματίζουν μια σταθερή συνολική δομή, να εξασφαλίσουν ομοιόμορφη απόσταση μεταξύ των κυττάρων της μπαταρίας και να αποτρέψουν την μετατόπιση ή τη ζημιά λόγω κραδασμών και κρούσης. Αυτό το ψηλό-Η δομική σύνδεση αντοχής είναι ο ακρογωνιαίος λίθος της εξασφάλισης της ασφάλειας και της αξιοπιστίας των μονάδων μπαταρίας. Δεύτερον, προσφέρει αποτελεσματική θερμική διαχείριση. Τα κύτταρα της μπαταρίας παράγουν θερμότητα κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση. Εάν η θερμότητα δεν μπορεί να διαλυθεί στο χρόνο, θα οδηγήσει σε αύξηση της θερμοκρασίας των κυττάρων της μπαταρίας, της επιταχυνόμενης γήρανσης και ακόμη και στον κίνδυνο θερμικής δραπέτης. Τα θερμικά αγώγιμα δομικά συγκολλητικά μπορούν να μεταφέρουν αποτελεσματικά τη θερμότητα που παράγεται από τα κύτταρα της μπαταρίας στη δομή διάχυσης θερμότητας (όπως πλάκες ψύξης, υγρές σωλήνες ψύξης ή περιβλήματα μονάδων), μειώνοντας τη θερμοκρασία των κυττάρων της μπαταρίας και τη διατήρησή της σε ένα ασφαλές εύρος λειτουργίας. Το πιο σημαντικό είναι ότι μπορεί να βελτιστοποιήσει την ομοιομορφία θερμοκρασίας ολόκληρης της μονάδας μπαταρίας, αποφεύγοντας τη δημιουργία τοπικών καυτών σημείων, επεκτείνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και βελτιώνοντας την πυκνότητα και τη φόρτιση της ενέργειας/απόδοση εκφόρτωσης. Τρίτον, προσφέρει ηλεκτρική μόνωση και προστασία από το περιβάλλον. Υψηλή τάση υπάρχει μέσα σε μονάδες μπαταρίας, έτσι η ηλεκτρική μόνωση μεταξύ των κυττάρων της μπαταρίας είναι κρίσιμη. Τα θερμικά αγώγιμα δομικά συγκολλητικά συνήθως έχουν καλές ηλεκτρικές ιδιότητες μόνωσης, οι οποίες μπορούν να αποτρέψουν αποτελεσματικά τα βραχυκυκλώματα μεταξύ των κυττάρων της μπαταρίας. Ταυτόχρονα, μπορεί να αποτρέψει την υγρασία, τη σκόνη, τα διαβρωτικά αέρια και άλλους μολυντές να εισέλθουν στη μονάδα μπαταρίας, προστατεύοντας τα κύτταρα της μπαταρίας από περιβαλλοντικές βλάβες και βελτιώνοντας την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής της μονάδας μπαταρίας. Τέταρτον, προσφέρει κατανομή απόσβεσης δονήσεων και άγχους. Τα νέα ενεργειακά οχήματα αντιμετωπίζουν πολύπλοκες οδικές συνθήκες κατά τη διάρκεια της οδήγησης και οι μονάδες μπαταριών πρέπει να αντισταθούν δονήσεις και επιπτώσεις από το όχημα. Τα θερμικά αγώγιμα δομικά συγκολλητικά έχουν έναν ορισμένο βαθμό ελαστικότητας, ο οποίος μπορεί να διαδραματίσει κάποιο ρόλο στην απόσβεση των κραδασμών, μειώνοντας τη βλάβη στα κύτταρα της μπαταρίας από την πρόσκρουση και τη δόνηση. Επιπλέον, μπορεί να διανείμει την τάση στην επιφάνεια των κυττάρων της μπαταρίας, αποφεύγοντας τη συγκέντρωση του στρες, βελτιώνοντας έτσι την αντίσταση κόπωσης της μονάδας μπαταρίας.
Η επιλογή του σωστού θερμικά αγώγιμου δομικού συγκολλητικού είναι ένα κρίσιμο βήμα για την εξασφάλιση της απόδοσης της μονάδας μπαταρίας. Πρέπει να ληφθούν υπόψη οι ακόλουθοι βασικοί τεχνικοί δείκτες. Το ένα είναι η θερμική αγωγιμότητα, η οποία είναι ένας σημαντικός δείκτης για τη μέτρηση της ικανότητας διάχυσης θερμότητας των θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών, με μονάδες W/m·Κ. Όσο υψηλότερη είναι η θερμική αγωγιμότητα, τόσο υψηλότερη είναι η απόδοση μεταφοράς θερμότητας. Σύμφωνα με την πυκνότητα ισχύος και τις απαιτήσεις διάχυσης θερμότητας της μονάδας μπαταρίας, πρέπει να επιλεγεί μια θερμικά αγώγιμη δομική κόλλα με κατάλληλη θερμική αγωγιμότητα. Το εύρος θερμικής αγωγιμότητας των θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών που βρίσκονται στην αγορά είναι ευρεία, που κυμαίνεται από 0,5 W/m·K έως 5 w/m·K ή ακόμα υψηλότερα. Δύο είναι η συγκολλητική αντοχή, η οποία αντικατοπτρίζει τη δομική ικανότητα υποστήριξης των θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών, συνήθως σε ΜΡΑ. Όσο υψηλότερη είναι η συγκολλητική αντοχή, τόσο πιο σταθερά τα κύτταρα της μπαταρίας είναι σταθερά. Θα πρέπει να επιλεγεί μια θερμικά αγώγιμη δομική συγκόλληση με επαρκή συγκολλητική αντοχή με βάση το δομικό σχεδιασμό, το περιβάλλον χρήσης και τις συνθήκες άγχους της μονάδας μπαταρίας. Ταυτόχρονα, πρέπει επίσης να δοθεί προσοχή στις μηχανικές ιδιότητες της κόλλας, όπως η αντοχή στη διάτμηση και η αντοχή σε εφελκυσμό. Τρία είναι τα χαρακτηριστικά θεραπείας, τα οποία επηρεάζουν άμεσα την αποτελεσματικότητα της παραγωγής και τον έλεγχο της διαδικασίας. Όσο μικρότερος είναι ο χρόνος σκλήρυνσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση παραγωγής. Εάν η θερμοκρασία σκλήρυνσης είναι πολύ υψηλή, μπορεί να βλάψει τα κύτταρα της μπαταρίας. Επομένως, θα πρέπει να επιλεγεί μια θερμικά αγώγιμη δομική συγκόλληση με κατάλληλη θερμοκρασία σκλήρυνσης και ελεγχόμενο χρόνο σκλήρυνσης. Οι συνήθεις μέθοδοι σκλήρυνσης περιλαμβάνουν τη σκλήρυνση θερμότητας, τη θεραπεία με υπεριώδη ακτινοβολία και τη σκλήρυνση της υγρασίας. Τέσσερα είναι η ηλεκτρική απόδοση μόνωσης (Διηλεκτρική αντοχή, αντίσταση όγκου). Για τις μονάδες μπαταρίας που απαιτούν μόνωση, η απόδοση της ηλεκτρικής μόνωσης είναι κρίσιμη. Η διηλεκτρική αντοχή αναφέρεται στη μέγιστη αντοχή του ηλεκτρικού πεδίου που μπορεί να αντέξει ένα υλικό πριν από την κατανομή και η αντίσταση όγκου αντικατοπτρίζει την αγωγιμότητα του υλικού. Θα πρέπει να επιλεγεί μια θερμικά αγώγιμη δομική συγκόλληση με υψηλή διηλεκτρική αντοχή και υψηλή αντίσταση όγκου για να εξασφαλιστεί η ηλεκτρική μόνωση μεταξύ των κυττάρων της μπαταρίας. Το Five είναι το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας. Οι μονάδες μπαταρίας υφίστανται διάφορες μεταβολές της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της λειτουργίας και οι θερμικά αγώγιμες δομικές συγκολλήσεις πρέπει να διατηρούν σταθερές επιδόσεις εντός του εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας. Μια θερμικά αγώγιμη δομική συγκόλληση του οποίου η περιοχή θερμοκρασίας λειτουργίας ανταποκρίνεται στο πραγματικό περιβάλλον λειτουργίας της μονάδας μπαταρίας θα πρέπει να επιλεγεί για να αποφευχθεί η υποβάθμιση της απόδοσης λόγω αλλαγών θερμοκρασίας. Έξι είναι θιξοτροπία. Η θιξοτροπία αναφέρεται στην ιδιότητα ενός κολλοειδούς που μειώνεται στο ιξώδες όταν υποβάλλεται σε δύναμη διάτμησης και ανακτά το ιξώδες όταν σταματά η διάτμηση. Η καλή θιξοτροπία βοηθά την συγκολλητική ροή πιο εύκολα κατά τη διάρκεια της επικάλυψης, την πλήρωση των κενών και τη διατήρηση του σχήματος του μετά τη θεραπεία, την πρόληψη της ροής και την εξασφάλιση της ομοιομορφίας και της ακρίβειας της επικάλυψης. Επτά είναι η χημική αντίσταση και η αντοχή στη διάβρωση. Τα διαβρωτικά αέρια ή τα υγρά μπορεί να υπάρχουν μέσα σε μονάδες μπαταρίας και οι θερμικά αγώγιμες δομικές συγκολλητικές ουσίες πρέπει να έχουν καλή χημική αντίσταση και αντοχή στη διάβρωση για να εξασφαλίσουν τη μακρά τους-σταθερότητα όρου. Οκτώ είναι επιβραδυρία της φλόγας. Με την αυξανόμενη έμφαση στα ζητήματα ασφάλειας της μπαταρίας, η επιβράδυνση της φλόγας των θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών συγκολλήσεων λαμβάνει επίσης αυξανόμενη προσοχή. Η επιλογή ενός θερμικά αγώγιμου δομικού συγκολλητικού με ιδιότητες επιβραδυντικών φλόγας μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο θερμικής δραπέτης στις μονάδες μπαταρίας.
Η μέθοδος εφαρμογής των θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών έχει σημαντική επίδραση στην απόδοση και την αξιοπιστία των μονάδων μπαταρίας. Οι συνήθεις μέθοδοι εφαρμογής περιλαμβάνουν: τη διανομή, τη χρήση εξοπλισμού διανομής ακριβείας για την ακριβή επικάλυψη της επιφάνειας κυττάρων της μπαταρίας ή μεταξύ των κυττάρων μπαταρίας με θερμικά αγώγιμη δομική κόλλα. Η διανομή έχει τα πλεονεκτήματα του ακριβούς ελέγχου της ποσότητας επίστρωσης και των μειωμένων αποβλήτων και είναι κατάλληλο για αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής. Επικάλυψη, χρήση απόξεσης, επικάλυψης κυλίνδρων ή εξοπλισμού ψεκασμού για την ομοιόμορφη επικάλυψη της επιφάνειας κυττάρων της μπαταρίας με θερμικά αγώγιμη δομική κόλλα. Η επίστρωση έχει το πλεονέκτημα της υψηλής απόδοσης και είναι κατάλληλο για μεγάλο-Επικάλυψη περιοχής. Potting, έγχυση θερμικά αγώγιμης δομικής κόλλας στο περίβλημα της μονάδας μπαταρίας για να γεμίσει τα κενά μεταξύ των κυττάρων της μπαταρίας και να βελτιωθεί η συνολική απόδοση της διάχυσης θερμότητας και η δομική αντοχή της μονάδας. Η γλάστρες είναι κατάλληλη για μονάδες μπαταρίας με σύνθετες δομές. Προκειμένου να επιτευχθεί το καλύτερο αποτέλεσμα εφαρμογής, πρέπει να βελτιστοποιηθούν η επίστρωση, η θεραπεία και άλλες διαδικασίες. Πρώτον, η επιφανειακή θεραπεία. Πριν από την επικάλυψη της θερμικά αγώγιμης δομικής κόλλας, η επιφάνεια του κυττάρου της μπαταρίας πρέπει να καθαριστεί και να υποβληθεί σε επεξεργασία για να βελτιωθεί η συγκολλητική αντοχή της κόλλας. Δεύτερον, έλεγχος ποσότητας επίστρωσης. Εάν η ποσότητα επικάλυψης είναι πολύ μικρό, θα οδηγήσει σε κακή διάχυση θερμότητας και εάν το ποσό της επίστρωσης είναι πολύ μεγάλο, θα αυξήσει το κόστος και το βάρος. Το ποσό επικάλυψης πρέπει να ελέγχεται ανάλογα με την πραγματική κατάσταση. Τρίτον, έλεγχος της διαδικασίας σκλήρυνσης. Ελέγξτε αυστηρά τη θερμοκρασία, το χρόνο και την πίεση σκλήρυνσης για να διασφαλίσετε ότι η θερμικά αγώγιμη δομική κόλλα θεραπεύεται πλήρως και αποκτά την καλύτερη απόδοση. Τέλος, αυτοματοποιημένη παραγωγή. Η χρήση αυτοματοποιημένου εξοπλισμού επικάλυψης και σκλήρυνσης μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της παραγωγής και την ποιότητα του προϊόντος.
Με τη συνεχή ανάπτυξη της νέας τεχνολογίας ενεργειακών οχημάτων, προβάλλονται υψηλότερες απαιτήσεις για την απόδοση των θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών ουσιών. Η μελλοντική τάση ανάπτυξης επικεντρώνεται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές. Το ένα είναι υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Με τη συνεχή αύξηση της πυκνότητας ενέργειας της μπαταρίας, η θερμότητα που παράγεται από τα κύτταρα της μπαταρίας αυξάνεται και προβάλλονται υψηλότερες απαιτήσεις για τη θερμική αγωγιμότητα των θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών. Τα μελλοντικά θερμικά αγώγιμα δομικά συγκολλητικά θα υιοθετήσουν νέα θερμικά αγώγιμα πληρωτικά (όπως νανοσωλήνες άνθρακα, γραφένιο κ.λπ.) και προηγμένα σχέδια διατύπωσης για την επίτευξη υψηλότερης θερμικής αγωγιμότητας. Δύο είναι πολλαπλά-Λειτουργική ενσωμάτωση. Οι μελλοντικές θερμικά αγώγιμες δομικές συγκολλητικές ουσίες δεν θα έχουν μόνο θερμική αγωγιμότητα και συγκολλητικές λειτουργίες, αλλά και έχουν πολλαπλές λειτουργίες όπως η επιβράδυνση της φλόγας, η μόνωση, η απορρόφηση σοκ και η πρόληψη της διάβρωσης για την επίτευξη πολλαπλών-Λειτουργική ενσωμάτωση και απλοποίηση του σχεδιασμού και της κατασκευής των μονάδων μπαταρίας. Τρεις είναι έξυπνη θερμική αγωγιμότητα. Έρευνα και ανάπτυξη θερμικά αγώγιμων δομικών συγκολλητικών με έξυπνες λειτουργίες θερμικής αγωγιμότητας που μπορούν να ρυθμίσουν αυτόματα τη θερμική αγωγιμότητα σύμφωνα με τις αλλαγές θερμοκρασίας για να επιτευχθεί ακριβέστερη θερμική διαχείριση. Τέσσερα είναι φιλικά προς το περιβάλλον. Αναπτύξτε περισσότερο φιλικό προς το περιβάλλον, μη-Τοξικές και ανακυκλώσιμες θερμικά αγώγιμες δομικές συγκολλητικές ουσίες για την κάλυψη των απαιτήσεων της αειφόρου ανάπτυξης.
Συνοπτικά, τα θερμικά αγώγιμα δομικά συγκολλητικά διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στις μονάδες μπαταριών και οι μέθοδοι απόδοσης και εφαρμογής τους έχουν βαθιές επιπτώσεις στην απόδοση της μπαταρίας, την ασφάλεια και τη διάρκεια ζωής. Με τη συνεχή ανάπτυξη της νέας τεχνολογίας ενεργειακών οχημάτων, οι υψηλότερες απαιτήσεις προβάλλονται για θερμικά αγώγιμες δομικές συγκολλητικές ουσίες. Μόνο με τη συνεχή διεξαγωγή της τεχνολογικής καινοτομίας και της βελτιστοποίησης της διαδικασίας μπορούμε να ανταποκριθούμε στις ανάγκες της μελλοντικής ανάπτυξης της μονάδας μπαταριών.