バッテリーモジュールにおける熱伝導構造接着剤の適用：結合、熱散逸、および性能の最適化

新しいエネルギー車両産業の活況を呈しているため、コアコンポーネントとしてのバッテリーモジュールは、エネルギー密度、安全性、寿命、および熱管理に対するますます厳しい要件に直面しています。構造結合と熱伝導性を組み合わせた高度な材料としての熱伝導構造接着剤は、バッテリーモジュールの設計と製造に重要な役割を果たします。この記事では、バッテリーモジュールに熱伝導的な構造接着剤の適用を掘り下げ、その主要な要因とアプリケーション方法を分析し、関連分野の技術者に参照を提供することを目的としています。
熱伝導構造接着剤は単純な接着剤ではありません。バッテリーモジュールで複数の役割を果たし、バッテリーの性能と安全性に大きく影響します。まず、それは高いものを提供します-強度構造結合と固定。バッテリーセルはバッテリーモジュールの基本単位であり、その量と配置はモジュールのエネルギー密度に直接影響します。熱伝導性構造接着剤は、バッテリーセルをしっかりと結合し、安定した全体的な構造を形成し、バッテリーセル間の均一な間隔を確保し、振動と衝撃による変位または損傷を防ぐことができます。この高-強度構造結合は、バッテリーモジュールの安全性と信頼性を確保する礎石です。第二に、効率的な熱管理を提供します。バッテリーセルは、充電と放電中に熱を発生させます。熱を時間内に放散できない場合、バッテリーセル温度の上昇、加速老化、さらには熱暴走のリスクさえもつながります。熱伝導構造接着剤は、バッテリーセルによって生成された熱を熱散逸構造に効果的に伝達できます (冷却プレート、液体冷却パイプ、モジュールハウジングなど)、バッテリーセルの温度を低下させ、安全な動作範囲内で維持します。さらに重要なことは、バッテリーモジュール全体の温度均一性を最適化し、ローカルホットスポットの生成を回避し、バッテリーのサービス寿命を延長し、エネルギー密度と充電を改善することができることです。/排出効率。第三に、電気断熱と環境保護を提供します。バッテリーモジュール内には高電圧が存在するため、バッテリーセル間の電気絶縁が重要です。熱伝導性構造接着剤は通常、良好な電気断熱特性を持ち、バッテリーセル間の短絡を効果的に防ぐことができます。同時に、水分、ほこり、腐食性ガス、およびその他の汚染物質がバッテリーモジュールに入るのを防ぎ、バッテリーセルの環境損傷から保護し、バッテリーモジュールの信頼性と寿命を改善することができます。第4に、振動の減衰とストレス分布を提供します。新しいエネルギー車は、運転中に複雑な道路状況を経験し、バッテリーモジュールは車両からの振動や影響に耐える必要があります。熱導電性構造接着剤にはある程度の弾力性があり、振動の減衰に役割を果たす可能性があり、衝撃と振動によるバッテリーセルの損傷を減らします。さらに、バッテリーセルの表面にストレスを分配し、ストレス集中を回避し、それによりバッテリーモジュールの疲労抵抗を改善することができます。
適切な熱伝導構造接着剤を選択することは、バッテリーモジュールの性能を確保するための重要なステップです。次の重要な技術指標を考慮する必要があります。 1つは熱伝導率であり、これは、wの単位を持つ熱伝導構造接着剤の熱散逸能力を測定するための重要な指標です。/m·K.熱伝導率が高いほど、熱伝達効率が高くなります。バッテリーモジュールの電力密度と熱散逸要件によれば、適切な熱伝導率を備えた熱伝導構造接着剤を選択する必要があります。現在市場に出回っている熱伝導性構造接着剤の熱伝導率範囲は、0.5 Wからの広いです/m·Kから5 W/m·K以下。 2つは接着強度であり、これは通常MPAでの熱伝導構造接着剤の構造的支持能力を反映しています。接着強度が高いほど、バッテリーセルが固定されます。バッテリーモジュールの構造設計、使用環境、および応力条件に基づいて、十分な接着強度を備えた熱伝導構造接着剤を選択する必要があります。同時に、せん断強度や引張強度など、接着剤の機械的特性にも注意を払う必要があります。 3つは硬化特性であり、生産効率とプロセス制御に直接影響します。硬化時間が短いほど、生産効率が高くなります。硬化温度が高すぎると、バッテリーセルが損傷する可能性があります。したがって、適切な硬化温度と制御可能な硬化時間を備えた熱伝導構造接着剤を選択する必要があります。一般的な硬化方法には、熱硬化、UV硬化、水分硬化が含まれます。 4つは電気断熱性能です (誘電強度、体積抵抗率)。断熱を必要とするバッテリーモジュールの場合、電気断熱性の性能が非常に重要です。誘電体強度とは、材料が分解前に耐えることができる最大電界強度を指し、体積抵抗率は材料の導電率を反映しています。バッテリーセル間の電気断熱材を確保するために、高誘電率と高容量抵抗率を備えた熱伝導構造接着剤を選択する必要があります。 5つは動作温度範囲です。バッテリーモジュールは、動作中にさまざまな温度変化を遂げ、熱導電性構造接着剤は動作温度範囲内で安定した性能を維持する必要があります。動作温度範囲がバッテリーモジュールの実際の動作環境を満たしている熱伝導構造接着剤を選択して、温度の変化による性能の低下を避ける必要があります。 6つはチキソトロピです。チキソトロピーとは、せん断力にさらされたときに粘度が減少し、せん断が停止されたときに粘度を回復するコロイドの特性を指します。優れたチキソトロピーは、硬化し、流れを防ぎ、コーティングの均一性と精度を確保した後、コーティング、隙間を埋め、その形状を維持するときに、接着剤の流れをより簡単に助けます。 7つは、耐薬品性と耐食性です。腐食性ガスまたは液体はバッテリーモジュール内に存在する可能性があり、熱伝導的な構造接着剤は、長い間確実にするために良好な耐薬品性と耐食性を持つ必要があります-用語の安定性。 8つは難燃性です。バッテリーの安全性の問題に重点が置かれているため、熱伝導的な構造接着剤の火炎遅延も注目を集めています。火炎遅延特性を備えた熱伝導構造接着剤を選択すると、バッテリーモジュールの熱暴走のリスクを減らすことができます。
熱伝導的構造接着剤の適用方法は、バッテリーモジュールの性能と信頼性に重​​要な影響を及ぼします。一般的な適用方法には、分配、精密分配機器を使用して、バッテリーセル表面を正確にコーティングするか、または熱伝導構造接着剤でバッテリーセル間を正確にコーティングします。分配には、コーティング量の正確な制御と廃棄物の減少の利点があり、自動生産ラインに適しています。コーティング、スクレイピング、ロールコーティング、またはスプレー装置を使用して、熱導電性構造接着剤をバッテリーセル表面に均等にコーティングします。コーティングには高効率の利点があり、大規模に適しています-面積コーティング。ポッティング、熱伝導的な構造接着剤をバッテリーモジュールのハウジングに注入して、バッテリーセル間のギャップを埋め、モジュールの全体的な熱散逸性能と構造強度を改善します。ポッティングは、複雑な構造を持つバッテリーモジュールに適しています。最良のアプリケーション効果を得るには、コーティング、硬化、およびその他のプロセスを最適化する必要があります。まず、表面処理。熱導電性構造接着剤をコーティングする前に、バッテリーセルの表面をきれいにして処理する必要があります。第二に、コーティング量制御。コーティングの量が小さすぎると、熱散逸が不十分になり、コーティング量が大きすぎるとコストと重量が増加します。コーティング量は、実際の状況に従って制御する必要があります。第三に、プロセス制御を硬化させます。硬化温度、時間、および圧力を厳密に制御して、熱伝導構造接着剤が完全に硬化し、最高のパフォーマンスが得られるようにします。最後に、自動生産。自動化されたコーティングおよび硬化装置を使用すると、生産効率と製品の品質が向上します。
新しいエネルギー車両技術の継続的な開発により、熱伝導的な構造接着剤の性能のために、より高い要件が提案されています。将来の開発動向は、主に次の側面に焦点を当てています。 1つは高い熱伝導率です。バッテリーエネルギー密度が継続的に増加すると、バッテリーセルによって生成される熱が増加し、熱伝導的構造接着剤の熱伝導率のためにより高い要件が提案されています。将来の熱伝導構造接着剤は、新しい熱導電性フィラーを採用します (カーボンナノチューブ、グラフェンなど) より高い熱伝導率を達成するための高度な製剤が設計されています。 2つはマルチです-機能統合。将来の熱伝導構造接着剤は、熱伝導率と接着機能を備えているだけでなく、火炎遅延、断熱、衝撃吸収、腐食防止などの複数の機能も持っています。-機能的な統合とバッテリーモジュールの設計と製造を簡素化します。 3つはインテリジェントな熱伝導率です。より正確な熱管理を達成するために温度変化に応じて熱導電率を自動的に調整できるインテリジェントな熱伝導率関数を使用して、熱伝導的構造接着剤を研究および開発します。 4つは環境に優しいです。より環境に優しい、非開発-持続可能な開発の要件を満たすために、毒性があり、リサイクル可能な熱伝導構造接着剤。
要約すると、熱伝導的な構造接着剤がバッテリーモジュールで重要な役割を果たし、その性能とアプリケーションの方法は、バッテリーの性能、安全性、寿命に大きな影響を与えます。新しいエネルギー車両技術の継続的な開発により、熱伝導的な構造接着剤にはより高い要件が提案されています。技術革新とプロセスの最適化を継続的に実行することによってのみ、将来のバッテリーモジュール開発のニーズを満たすことができます。