鉅大LARGE | 點擊量：460次 | 2024年01月17日
動力鋰離子電池包工藝系列；導熱硅膠的使用方式有什么？
在各種導熱膠中，這里的各種重要指環氧樹脂導熱膠，有機硅導熱膠和聚氨酯導熱膠，綜合性能最好的當屬導熱硅膠，最初是為了滿足電子電路不斷升級的器件功率散熱需求發展而來的。發熱功率高的器件，假如不能均勻散熱，出現高熱點，則可能給器件帶來致命的損壞。
硅膠特性
有機硅膠材質較軟，有固體橡膠和硅凝膠兩種形態，能夠消除大多數的機械應力并起到減震保護效果。物理化學性質穩定，具備較好的耐高低溫性，可在-50~200℃范圍內長期工作。優異的耐候性，在室外長達20年以上仍能起到較好的保護用途，而且不易黃變。具有優異的電氣性能和絕緣能力，灌封后有效提高內部元件以及線路之間的絕緣，提高電子元器件的使用穩定性。具有的返修能力，可快捷方便的將密封后的元器件取出修理和更換。硅膠片，可以將器件上的熱量均勻導出，防止熱量過度集中造成的危害。
有機硅材料在散熱中起到的用途，重要是使發熱器件和散熱材料接觸得更加緊密。我們都了解，散熱材料一般都是使用導熱系數高的金屬材料鋁、銅，發熱器件通常也是固體。固體和固體之間的接觸，表面有很多的縫隙，使得它們之間的導熱效果變差，假如在它們的接觸界面涂上一層柔軟、導熱性好的界面材料，就能夠解決這個問題。有機硅恰好就具備這兩種特性的材料。
導熱硅膠典型產品和參數
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
具體到動力鋰電池系統中，硅膠的應用形態重要包括灌封膠，硅膠片，硅脂，粘接膠幾種形式。下面列舉幾種典型硅膠制品的參數在下面，要強調的是，只是個別典型產品參數。不過沒有找到特別合適的動力鋰電池對應應用的圖片，電子產品的圖輔助理解。
1）導熱灌封硅膠
比較三種灌封膠可以發現，硅膠的密度可以做的最低。低比重，可拆卸，是導熱硅膠更適合于動力鋰電池系統應用的重要特性。
顏色：白、黑色粘稠液體；應用領域：汽車電子、模塊、LED電源驅動模組、太陽能組件接線盒、電動汽車充電柱模塊、鋰離子電池組、電容組、磁感線圈、逆變電源。
環氧樹脂
顏色：黑或白色流體；用于金屬粘接、電機產品鐵芯粘接、電力電抗器灌封、軟磁單元灌封、耐高溫傳感器灌封等。
聚氨酯
顏色：黑色液體/白色液體、棕黃色液體/棕黃色液體；應用領域：應用于通訊設備、變壓器、控制電源、點火控制器、電子傳感器等的澆注與灌封。
2）導熱硅脂
顏色：白色液狀；導熱率:1.2--2.5W/m.K；低沉降，室溫儲存；應用領域：功率模塊、集成芯片、電源模塊、車用電子產品、電訊設備、計算機及其附件。
3）導熱粘接密封硅膠
顏色：膏體白色；減輕機械、熱沖擊和震動引起的機械應力和張力；電絕緣性能優異、防電暈；戶外老化性優異、使用壽命可達20-30年；在-60-260℃間穩定的機械和電氣性能；應用領域：LED燈具密封;汽車電子元件散熱；PCB板及電子元器件散熱定位密封；大功率帶電器件縫隙填充。
4）導熱硅膠片
顏色：灰色；硬度低；應用領域：應用于功率模塊、集成芯片、電源模塊、車用電子產品、電訊設備、計算機及其他附件。
硅膠在動力鋰電池系統中的應用
目前應用在整車熱管理的界面有機材料中可分為兩種類型，一種是導熱墊片，另外一種是導熱填縫材料。圓柱、方形、軟包電池，不同類型電芯，利用硅膠散熱的形式也不盡相同。
硅膠片取用方便，生產不要特別的設備；而使用灌封膠或者硅脂，則要專用設備涂膠或者注射。在應用效果上，可以用下圖來說明。
質地越軟的導熱材料，與被冷卻件和散熱器等具有固定形狀的器件貼合越緊密，導熱效果也會越好。
1）圓柱形動力鋰電池用膠
（1）電芯與電芯間灌封
導熱灌封硅膠，灌封膠層柔韌，減震效果好，對故障電池起到延緩熱失控過快傳播的總用，導熱系數可調節，但缺點是整體灌封大幅新增電池組與整車重量，并新增成本。相對而言，硅膠密度較低，假如采用這類工藝，硅膠是個好選擇。
（2）圓柱形電池底部的粘接固定
（3）硅膠片在電芯周圍纏繞的方式
2）方形動力鋰電池用膠解析
關于方形電池，有機硅界面材料多數被用在方形電池底部和系統散熱結構之間，使電池和散熱結構更好地接觸。
（1）電池殼體粘接
（2）電芯鋁殼之間連接
（3）鋁殼電芯之間放置硅膠片
3）軟包動力鋰電池用膠解析
電芯與電芯之間的粘接
一個提高圓柱形電池利用硅膠散熱的專利
在圓柱、方形、軟包三大類電池中，由于模組形狀較為復雜，圓柱型電池利用硅膠材料散熱，生產中效率被拉低，因此圓柱電池應用硅膠散熱的實際案例較少。最近看到的一個專利恰好解決這個問題。
