Применение и анализ материалов для теплового управления тяговыми аккумуляторами электромобилей 

С быстрым развитием индустрии электромобилей (НЭТ) тяговый аккумулятор, как его ключевой компонент, напрямую определяет запас хода, срок службы и конкурентоспособность автомобиля. В процессе зарядки и разрядки тяговый аккумулятор генерирует большое количество тепла. Если это тепло не может быть эффективно управляемо и рассеяно, это приведёт к повышению температуры аккумулятора, снижению производительности и даже может спровоцировать тепловой разгон и другие серьёзные угрозы безопасности. Поэтому научное проектирование систем теплового управления и применение высокоэффективных материалов для теплового управления становятся ключевыми факторами для обеспечения эффективной и безопасной работы тяговых аккумуляторов.

I. Проблемы теплового управления тяговыми аккумуляторами

Тяговый аккумуляторный блок состоит из сотен или даже тысяч отдельных элементов, компактно расположенных с высокой плотностью энергии. В условиях эксплуатации, таких как быстрая зарядка/разрядка, разрядка с высокой скоростью и высокие температуры окружающей среды, особенно выделяется неравномерное распределение температуры внутри аккумулятора, с частыми локальными перегревами. Эта неоднородность не только ускоряет старение аккумулятора и сокращает срок службы, но также может привести к тепловому разгону, вызывая необратимые аварии безопасности. Таким образом, тепловое управление тяговыми аккумуляторами должно обладать множеством характеристик, включая эффективную теплопроводность, равномерный контроль температуры, компактность конструкции, лёгкость и долгосрочную надёжность.

II. Ключевая роль материалов для теплового управления в тяговых аккумуляторах

Материалы для теплового управления играют двойную роль в системах тяговых аккумуляторов: «регуляторов температуры» и «защитников безопасности». Они в основном используются в ключевых интерфейсах, таких как между элементами и модулями, между модулями и жидкостными охлаждающими пластинами, а также внутри корпуса аккумуляторного блока. Благодаря функциям теплопроводности, изоляции, амортизации и герметизации они обеспечивают быструю передачу и равномерное рассеивание тепла, защищая аккумулятор от внешних физических и химических факторов, таких как вибрация, влага и пыль.

SIFOC New Materials разработала серию высокоэффективных материалов для теплового управления, специально для нужд теплового управления тяговыми аккумуляторами, включая термопроводящие структурные клеи, термоуплотняющие компаунды и термопрокладки. Эти материалы играют незаменимую роль в повышении тепловой эффективности аккумуляторов, продлении срока службы и усилении защиты безопасности.

III. Анализ применения ключевых материалов для теплового управления

1.Термопроводящий структурный клей

Термопроводящий структурный клей сочетает в себе функции структурного склеивания и теплопроводности. Он широко используется для крепления и отвода тепла между элементами и несущими конструкциями модулей, а также между модулями и охлаждающими пластинами. Он не только обеспечивает достаточную механическую прочность для стабильности конструкции аккумуляторного блока, но и создаёт эффективный путь теплопередачи для быстрого отвода тепла, генерируемого элементами, в систему охлаждения.

Термопроводящий структурный клей SIFOC использует высокотеплопроводящие наполнители и модифицированные смоляные системы, обладая отличной теплопроводностью (до 1,5–3,0 Вт/м·К), высокой прочностью склеивания и устойчивостью к старению. Он также соответствует стандарту огнестойкости UL94 V-0, обеспечивая двойную защиту: структурную поддержку и тепловое управление для аккумуляторного блока.

2.Термоуплотняющий компаунд

Термоуплотняющий компаунд в основном используется для герметизации и защиты внутри модулей аккумулятора или всего аккумуляторного блока. Полностью покрывая элементы и схемы, он образует интегрированный тепловой и защитный слой. Он эффективно заполняет внутренние пустоты, повышает эффективность теплопередачи и обладает отличной виброустойчивостью, амортизацией, влагостойкостью и пылезащитой, значительно повышая экологическую устойчивость и долгосрочную надёжность аккумуляторного блока.

Термоуплотняющий компаунд SIFOC основан на двухкомпонентной силиконовой системе с регулируемой теплопроводностью (1,0–2,5 Вт/м·К). После отверждения он образует мягкий эластомер с отличной электрической изоляцией и термостабильностью, что особенно подходит для конструкций аккумуляторных блоков со сложной структурой и высокими требованиями безопасности.

3.Термопрокладка

Термопрокладки — это предварительно сформированные гибкие теплопроводящие материалы, в основном используемые для заполнения неровных зазоров между элементами и охлаждающими пластинами или между модулями и корпусом. Они характеризуются лёгкостью монтажа, хорошей сжимаемостью и стабильной теплопроводностью. Их мягкость эффективно амортизирует вибрации и защищает целостность структуры элементов.

Термопрокладки SIFOC изготовлены на основе силиконовой резины с теплопроводностью до 3,0–6,0 Вт/м·К. Они обладают низким термическим сопротивлением, высокой изоляцией и устойчивостью к старению, что делает их идеальным выбором для облегчения конструкции и эффективного теплового управления в аккумуляторных блоках.

IV. Будущие тенденции развития

По мере того как тяговые аккумуляторы развиваются в сторону более высокой плотности энергии, более быстрой зарядки и более длительного срока службы, требования к материалам для теплового управления становятся всё более строгими. В будущем теплопроводящие материалы будут развиваться в сторону более высокой теплопроводности, меньшего веса и большей интеллектуальности, например, разработка новых композитных материалов с самовосстанавливающимися свойствами и возможностью аккумулирования энергии с фазовым переходом для адаптации к более сложным сценариям теплового управления.

SIFOC New Materials будет продолжать фокусироваться на потребностях клиентов, опираясь на сильные исследовательские и инновационные возможности, чтобы постоянно предлагать решения из материалов для теплового управления с более высокой производительностью, безопасностью и надёжностью, помогая индустрии электромобилей двигаться к более эффективному, безопасному и устойчивому будущему.