陶氏有機硅助力新能源汽車提升“三電”性能和質量

對于新能源汽車而言，電池、電機、電控無疑是最為核心也是最為關鍵的三大部件，因此提升此類部件的性能表現早已成為整個產業(yè)鏈發(fā)力的所在。日前，在蓋世汽車主辦的“2021中國下一代汽車高質量發(fā)展論壇?新能源汽車三電先進技術”會議上，全球領先的材料供應商陶氏就為業(yè)界呈現了其在新能源汽車新三電領域的獨特解決方案——有機硅解決方案。

                                                                                                        陶氏消費品解決方案汽車事業(yè)部技術服務開發(fā)工程師 鄒魯

據陶氏消費品解決方案汽車事業(yè)部技術服務開發(fā)工程師鄒魯介紹，有機硅材料的主鏈中含有“硅-氧-硅”結構，側鏈含有有機基團，因而它兼具有機及無機材料的雙重優(yōu)點，如耐高低溫（-45℃~200℃），穩(wěn)定性非常好；柔性可減震；電氣絕緣；防水防潮；阻燃等。

“鑒于有機硅材料的獨特性能，目前，已被廣泛應用于電池包、電池管理系統(tǒng)、逆變器、變壓器、車載充電機、電機等部件上，且可以很好地滿足新能源汽車三電客戶的安全、可靠、輕量化、可返修的需求?！编u魯說到。

                                                                                                                     xEV用有機硅解決方案

對于安全與可靠性的需求不難理解，有機硅材料本身所具備的特性就能很好滿足。而對于輕量化需求，鄒魯表示，材料密度都差不多，但是做導熱材料時，有機硅較之其他材料可以更好地跟其他輕量化填料相結合，也就更容易做成輕量化材料。

另外，對于可返修需求，鄒魯解釋稱，現在很多電池包、電控中間需要有更多利用或深層次返修，這時需要進行拆解，非常堅硬的材料則不太易于拆解返修，有機硅材料本身比較柔軟，借助工具即可操作。

在了解了有機硅材料的特性，以及其在新能源汽車上的具體應用后，那么作為全球領先的材料供應商，陶氏又是如何通過有機硅材料來提升新能源汽車三電的性能和質量？鄒魯著重介紹了兩類解決方案，第一類是有機硅導熱產品，此類產品主要解決新能源汽車三電中散熱需求的痛點；第二類是xEV防護與組裝產品。

l 有機硅導熱產品

據了解，針對新能源汽車不同部件對導熱產品的應用要求，陶氏提出了不同的產品解決方案，如可散熱又可填充間隙的導熱填縫劑、可散熱又可粘接的導熱粘接劑、可對OBC車載充電等進行全方位保護的導熱灌封膠/凝膠、非?？煽壳野踩膶峁柚?，這些產品的導熱系數從1W~6.5W之間不等，可極大程度滿足不同部件對導熱產品的性能需求。

“3~5年前非常普遍的是用導熱墊片，最近兩年開始越來越多地用填縫劑，因為后者具有接觸熱阻低、柔軟可壓縮、減振動緩沖、高可靠性、易于自動化生產、可返修等特點?！编u魯說到。

據他介紹，陶氏導熱填縫劑亦有多款產品，除了可減少設備磨損的TC-5515 LT產品，陶氏今年還推出了多款導熱填縫劑新產品，如TC-4551 CV，這是一款導熱系數為5W的、有機硅小分子揮發(fā)物控制更好的產品，可以長時間在150℃安全可靠的運行，適用于自動駕駛領域更高的導熱需求；另一款是TC-4060 GB，這款產品擁有更高的導熱系數，可達到6.5W，當對變壓器進行高度集成時，傳統(tǒng)4W無法滿足其散熱需求，4060則可以。

在鄒魯看來，對比傳統(tǒng)的導熱墊片，導熱填縫劑主要擁有以下三大性能：第一是導熱性能更佳，以動力電池部件為例，目前大部分2W的導熱產品能夠滿足其需求，但是隨著高度集成的發(fā)展趨勢，散熱環(huán)境密度越來越高，會用到4W甚至6W以上的導熱填縫劑；第二是可靠性更高，導熱填縫劑材料在研發(fā)、生產時都會做非常全面的評估，例如通常會做到3000小時的可靠性研究；第三是自動化生產效率高，通過機器手臂定向涂膠，取代了原來人工一片一片去放、去對準的工序，可大大提高生產效率。

導熱粘接劑，顧名思義既可導熱又可粘接，應用最多的是在電控中間，其粘接強度大部分在2.6（AI）~4.5（AI）之間，屬于中等強度的粘接，好處在于應力低，不容易脫裂，同時可以提供室溫和加熱快速固化兩種解決方案。鄒魯介紹稱，陶氏今年推出的新產品TC-2035 CV是一款導熱系數為3.3W的粘接劑，可以在175℃的環(huán)境下連續(xù)工作2000個小時以上，而且安全可靠，目前已在很多客戶那里得到了充分的驗證。

新能源汽車車載充電器（OBC）在工作中會產生很多熱量，如果不進行保護特別容易出現線圈過熱、線圈腐蝕等問題，這時候需要導熱灌封膠為其進行全面保護。據鄒魯介紹，陶氏導熱灌封膠產品的導熱系數覆蓋0.5W~2.3W，同時黏度很低可以填充1~4mm間隙，起到非常好的散熱作用。“今年款推出一款產品CN-6015，顯著特點在于1.5W的導熱系數，輕量化，可以實現室溫自粘接，150℃正常使用?！?/P>

導熱硅脂更多是在IGBT模塊中使用，鄒魯表示，IGBT應用中間很多是低的間隙條件，不僅要關注導熱系數，還要關注界面熱阻，陶氏導熱硅脂同樣可以提供導熱系數從0.9W~5.2W的產品，甚至還有更高系數的。

除了現有具備的豐富產品線，鄒魯還重點強調到，陶氏現在可以根據客戶需求進行定制化的產品開發(fā)，“陶氏在這個領域最大的優(yōu)點是我們在張家港有中國上游的生產基地，在上海松江有下游產品生產基地，同時在上海有商務和研發(fā)中心，可以針對客戶矩陣范圍內不同的產品進行特色化的開發(fā)，實現本土研發(fā)、本土供應、本土生產?！?/P>

l xEV防護產品

除了充當導熱產品，有機硅材料在新能源汽車部件的防護上也大有用武之地。

首先是密封性應用。眾所周知，為保證動力電池的安全，各大主機廠均對動力電池提出了全面和嚴格的安全標準和測試要求，即通過氣密檢測達到全生命周期IP68的標準。因此，為了實現電池包的密封性，保護內部元器件不受灰塵、雨水等侵蝕，有著極佳防水性能的有機硅材料可以對電池包、電控等部件起到很好的防水、防潮效果。

其次是三防漆應用。在濕氣條件下，如果沒有采取防護措施，電池管理系統(tǒng)（BMS）中很多的電路板會慢慢發(fā)生電化學腐蝕，這將極大影響車輛的安全可靠運行。另外，隨著智能化應用的深入滲透，一些部件在高低溫時要滿足8~10年以上使用需求時，就需要用到有機硅三防漆解決方案。

灌封膠/凝膠則在IGBT芯片中有很重要的應用，可以起到防水、阻燃、減震、電氣絕緣的作用。另外，隨著自動駕駛時代的逐步推進，會有更多電磁屏蔽的需求。據鄒魯介紹，整車在振動條件下，小的縫隙處特別容易發(fā)生磁泄露，這就對整車ADAS提出了很大的挑戰(zhàn)，有機硅具備模量低、延展率高的特點，在振動條件下不容易發(fā)生磁泄露，目前，陶氏開發(fā)的EC-6601導電膠在導電屏蔽方面已經有非常經典的使用。

整體來看，陶氏有機硅解決方案主要在熱管理、防護與組裝方面為新能源汽車三電賦能。不過，作為材料商，陶氏的發(fā)力點遠不止于此。鄒魯表示，現在越來越多的客戶提出對新能源汽車動力電池安全方面的需求，陶氏也是在集合各個方面的解決方案，從組件、電芯、模組再到PACK，以提供整車級別的解決方案。

2020年7月1日，陶氏推出了Mobility Science?平臺，旨在通過該平臺全面提升客戶體驗，包括提升服務、加速創(chuàng)新、降低復雜程度等，為陶氏的客戶和合作伙伴提供無縫體驗，讓客戶更加高效地接觸到陶氏豐富地產品和實力。

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