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自動點膠型有機硅發泡膠 – 可返修的電動汽車電池包密封解決方案

2020/5/22 8:26:11??????點擊:
    中國的新能源汽車產銷已連續五年居世界首位,保有量占世界的50%以上。根據中國汽車協會數據,截至2019年底,我國新能源汽車保有量達381萬輛,占汽車總量的1.46%;其中,純電動汽車保有量310萬輛,占新能源汽車總量的81.19%。新能源車增量連續兩年超過100萬輛,呈快速增長趨勢。到2025年新能源汽車產量或將達到700萬輛,約占市場份額的20%。新能源汽車市場蓬勃向上,而中國無疑是新能源汽車最重要的市場之一。電池是電動汽車最重要的部件之一,其成本占整車成本的近40%。作為電動汽車的動力來源,電池包性能的穩定性及安全性對整車質量至關重要,所以汽車廠商對電池包上所用材料的要求非常高。比如用于電池包殼體密封的材料必須通過IP 68密封等級及UL 94 V0防火等級測試,這是非常具有挑戰性的。目前,用于電池包殼體密封的主要有三種解決方案。最廣泛使用的是硅膠泡棉。它是一種固化的泡沫板,并經裁切成特定形狀,使用時需要用膠帶手工貼合,因此生產效率低,無法實現自動化生產。同時,這種方案的材料成本及人工成本都非常高。另一種解決方案是粘接密封(FIPG*),一般采用聚氨酯或有機硅雜化膠將電池包殼體的上下表面粘接在一起進行密封。兩者都對基材有良好的粘接,并且可以提供良好的密封性能。然而當電池包需要維修時,維修人員必須破壞電池包殼體,不太方便。因此,越來越多的廠商正在考慮將FIPG替換為CIPG*(就地成型墊片)。然而CIPG的方案目前為止采用的不多。原因在于為減少電池包的重量、提高能量密度、降低成本,電池包的蓋子設計得越來越薄,但傳統CIPG產品的硬度通常太高,難以壓縮,并且容易使蓋子變形,造成密封失效。電池包殼體密封的最新解決方案是自動點膠型有機硅發泡膠。事實上,它一直被認為是電池包密封解決方案的新趨勢。與固態硅膠泡棉不同,它通過點膠機自動點膠,隨后在室溫或高溫下固化,并通過壓縮獲得密封效果。它可以實現自動化生產,提高產能。此外,鑒于其特殊的泡孔結構,它比傳統的CIPG產品更柔軟、更易壓縮。另外,由于電池包尺寸很大,殼體的公差通常很高。對于傳統的橡膠墊圈,可壓縮性約為30%。如果殼體公差較高,則墊圈可能無法很好地壓縮,從而導致泄漏。而新型的有機硅發泡膠是柔軟的并且可以壓縮至50。因此,它可以降低對電池包殼體的公差要求。 

    有機硅發泡膠通過點膠機自動點膠 目前,業內許多廠商都在評估在線發泡硅膠技術,他們對材料的要求非??量?。首先,材料必需是阻燃的,并且獲得UL 94 V0防火等級認證。其次,有機硅發泡膠一般需要加熱固化,而由于電池包尺寸較大,建設加熱系統的費用又較高,因此產品的固化速度應盡可能地快,而固化溫度應盡可能地低。第三,為了獲得良好的密封性能,產品的永久壓縮變形的要求一般小于20%,甚至小于10%,這是非常困難的。最后,材料需要在老化前后都通過IP 68防水防塵測試。相比于其它有機硅材料,發泡膠的技術難度比較高。這主要是因為在泡沫形成過程中有兩種反應同時發生。首先是發泡反應:羥基基團與含氫化物反應釋放氣體。另一反應是乙烯基與氫化物反應以固化形成網絡結構。這兩個反應同時發生,并且對溫度非常敏感。如果平衡不好這兩種反應,很難得到良好的泡孔結構。例如,如果在反應初期即釋放氣體,同時液體粘度不足以保持氣體,則可能導致泡孔坍塌。另一方面,如果固化反應發生得太快,則網絡結構太強而使產品不能膨脹,并且還會影響發泡產品的外觀。此外,良好的泡孔結構也取決于混合設備。參與反應的兩個組分需要高剪切力才能很好地混合,并且混合過程需要在幾秒鐘內完成,因此需要特殊的動態混合設備。瓦克憑借自身在有機硅技術領域的優勢,在很多年前就已經掌握了有機硅發泡膠技術,為滿足電動汽車電池包密封的嚴苛要求,瓦克中國研發團隊經過兩年的努力,又對阻燃性和回彈性等一些關鍵指標進行了調整,推出了一種新型的有機硅發泡膠產品,命名為ELASTOSIL? SC 873。 

ELASTOSIL? SC 873可根據客戶要求打出不同寬高比的膠條
ELASTOSIL? SC 873具有很多優良的性能。首先,它具有阻燃性,并且已經獲得了SGSUL 94V0認證。其次,它具有非常好的壓縮回彈性。經過各種嚴苛的長期老化(如高溫高濕、冷熱沖擊及110°C高溫1000小時)后,永久壓縮變形率小于10%。這意味著產品在老化后仍能保持出色的回彈性能,這對保障密封安全是至關重要的。采用ELASTOSIL? SC 873做密封材料的產品,在經過長期老化后仍可通過IP 68密封測試。最后,ELASTOSIL? SC 873的觸變性非常好,可打出又窄又高的膠條,在保持密封性能的同時也降低了材料成本。 

ELASTOSIL? SC 873 氣密性測試

  

ELASTOSIL? SC 873可通過IP 68 密封等級測試,測試結束后,內部干爽無水漬

 目前,瓦克正與多家電池包生產廠家合作,驗證ELASTOSIL? SC 873在整車上的性能。作為整體解決方案提供者,瓦克也一直與多家設備廠商保持溝通,致力于為客戶提供包括材料、設備、工藝等在內的整套解決方案。更多濾芯膠請訪問www.www.click4cv.com