用于电动车热管理的填缝剂 - 第一部分

交通运输行业的汽车电动化势头正猛且不断增长。若电动车要在市场上获得更多的认可，续航里程和性能须提高至当前的内燃机汽车水平。因此，电池包工程师在提升能量密度上面临着巨大的压力。密度增加意味着在更小的体积内产生更多的热量，所以热管理成为电池包性能和设计需要解决的重要问题。

粗糙的表面致使相互之间的直接接触面积减小，伴有气泡残留。为了克服这一问题，往往将热界面材料（TIM）用于连接两个界面，排除空气，并贴合基材的表面粗糙度。此外，热界面材料有助于提升电绝缘性能，进一步防止通电电池和散热器之间产生任何高压故障。

电池包生产演变史

最初几年，一些电池包制造商使用了一种热界面材料，即导热垫片。但效果并不理想，因为它们既不能高效传递热量，也不适合大规模生产。随着生产效率的提升，行业转向使用另一种热界面材料，即液态打胶的填缝剂，现在则普遍倾向于使用2K填缝剂。

使用填缝剂的挑战之一在于电池模块的可再加工性。而一点已经通过改进设计和开发新型填缝剂得到解决。行业不断优化电池组设计，改善热管理，并持续提升产量，简化2K填缝剂的使用。有鉴于此，我们开发出一种全新不含异氰酸酯和非有机硅的单组分（1K）填缝剂，因为混合双组分并不是终端用户的首选。全新1K填缝剂具有低密度、优异的流动特性和低电池插入应力等特点，降低了电动车原始设备制造商的制造和操作复杂性。

1K填缝剂的优势

2K填缝剂的复杂性主要源于其应用过程。首先，必须精确控制两种成分的分配量，以实现最佳混合比例，否则，材料性能就会受到影响。其次，1K填缝剂并不需要混合元件，可通过较低的压力打胶，流速也与2K填缝剂相同。这便于在空间受限的角落和边缘应用材料。但由于需要长的混合喷嘴，在这些地方应用2K间隙填充剂可能相对困难。此外，2K填缝剂的打胶系统要求（如泵和注射仪）是1K填缝剂的两倍，需要更多的初始投资。1K填缝剂有助于降低制造和操作的复杂性。

市场上有各种1K热界面材料产品，如导热油、导热膏或导热化合物。这些大多是热塑性或预胶合的热界面材料。我们提供各种导热脂产品组合。

此外，我们还通过改性硅烷（MS-聚合物）化学开发出1K填缝剂（MS-1K）。这种原型不含挥发性有机硅和危险的异氰酸酯。这是一种低密度（2.0 g/cc）的填缝剂，热导率为2.0 W/m-K。如需了解各种类型的热界面材料，请阅读《实现可能性》：电动车和电子产品的热管理。

1K填缝剂的利弊权衡

派克洛德科学家近期进行了CoolTherm®产品组合中的2K和1K填缝剂的比较分析。该分析旨在帮助原始设备制造商和电池组设计师选择适用于电池组设计的填缝剂类型。比较所选1K与2K导热填缝剂之间的区别时，主要聚焦最终使用性能，如密度、流动特性、电池插入应力、固化行为和环境老化性能。

研究结论是，1K填缝剂有助于降低制造复杂性，但2K填缝剂的固化速度更为可靠。另一个重要的权衡因素是，1K填缝剂的固化性能取决于环境条件和胶层的几何形状。而大多数2K填缝剂的固化性能并不受制于环境条件，也与胶层的几何形状无关。此外，与1K填缝剂不同的是，2K热界面材料更容易获得，并为定制配方者提供了各种调整固化速度的方法。另外，它们的化学成分可确保更高的产品设计灵活性，以满足各种制造和设计要求。

请阅读本系列的第二篇文章，了解更多关于填缝剂类型及其流动性的信息。如希望探讨电池组热接口需求，请与我们的应用专家联系。