自动点胶型有机硅发泡胶-可返修的电动汽车电池包密封解决方案

来源:荣格国际橡胶商情

发布时间:2019年11月20日下午 06:11:11

中国的新能源汽车产销已连续四年居世界首位,保有量占世界的50%以上。根据中国汽车协会数据,截至今年6月,我国新能源汽车保有量达344万辆,占汽车总量的1.37%;其中,纯电动汽车保有量281万辆,占新能源汽车总量的81.74%。到2020年,我国新能源汽车市场份额预测将占汽车市场的7%左右;到2025年新能源汽车产量或将达到700万辆,约占市场份额的20%。新能源汽车市场蓬勃向上,而中国无疑是新能源汽车最重要的市场之一。
中国的新能源汽车产销已连续四年居世界首位,保有量占世界的50%以上。根据中国汽车协会数据,截至今年6月,我国新能源汽车保有量达344万辆,占汽车总量的1.37%;其中,纯电动汽车保有量281万辆,占新能源汽车总量的81.74%。到2020年,我国新能源汽车市场份额预测将占汽车市场的7%左右;到2025年新能源汽车产量或将达到700万辆,约占市场份额的20%。新能源汽车市场蓬勃向上,而中国无疑是新能源汽车最重要的市场之一。
 
回弹性能测试1&2:ELASTOSIL®SC 873在经过严苛的长期老化后,永久压缩变形率小于10%
 
电池是电动汽车最重要的部件之一,其成本占整车成本的近40%。作为电动汽车的动力来源,电池包性能的稳定性及安全性对整车质量至关重要,所以厂商对电池包上所用材料的标准非常高。比如用于电池包壳体密封的材料必须通过IP68密封等级及UL94V0防火等级测试,这是非常具有挑战性的。
 
目前,用于电池包壳体密封的主要有三种解决方案。最广泛使用的是硅胶泡棉。它是一种固化的泡沫板,并经裁切成特定形状。使用时需要用胶带手工贴合,因此生产效率低,无法实现自动化生产。同时,这种方案的材料成本及人工成本都非常高。另一种解决方案是粘接密封(FIPG*),一般采用聚氨酯或有机硅杂化胶将电池包壳体的上下表面粘接在一起进行密封。两者都对基材有良好的粘接性能,并且可以提供良好的密封性能。然而当电池需要维修时,维修人员必须破坏电池包壳体,不太方便。因此,越来越多的厂商正在考虑将FIPG替换为CIPG*(就地成型垫片)。然而CIPG的方案目前为止采用的不多。原因在于为减少电池包的质量、提高能量密度、降低成本,电池包的盖子设计得越来越薄。但传统CIPG产品的硬度通常太高,难以压缩,并且容易使盖子变形,造成密封失效。
 
电池包壳体密封的最新解决方案是自动点胶型有机硅发泡胶。事实上,它一直被认为是电池包密封解决方案的新趋势。与固态硅胶泡棉不同,它通过点胶机自动点胶,随后在室温或高温下固化,并通过压缩获得密封效果。它可以实现自动生产,提高产能。此外,鉴于其特殊的泡孔结构,它比传统的CIPG产品更柔软。由于电池包尺寸很大,壳体的公差通常很高。对于传统的橡胶垫圈,可压缩性约为30%。如果壳体公差较高,则垫圈可能无法很好地压缩,从而导致泄漏。而新型的有机硅发泡胶是柔软的并且可以压缩至50%。因此,它可以降低对电池包壳体的公差要求。
 
目前,业内许多厂商都在评估在线发泡硅胶技术,他们对材料的要求非常苛刻。首先,材料必需是阻燃的,并且获得UL94V0防火等级认证。其次,有机硅发泡胶一般需要加热固化,而由于电池包尺寸较大,建设加热系统的费用又较高,因此产品的固化速度需要应尽可能地快,而固化温度应尽可能地低。第三,为了获得良好的密封性能,产品的永久压缩变形的要求一般小于20%,甚至小于10%,这是非常困难的。最后,材料需要在老化前后都通过IP68防水防尘测试。
 
相比于其它有机硅材料,发泡胶的技术难度也较高。这主要是因为在泡沫形成过程中有两种反应同时发生。首先是发泡反应:羟基基团与含氢化物反应释放氢气。另一反应是乙烯基与氢化物反应以固化形成网络结构。这两个反应同时发生,并且对温度非常敏感。如果平衡不好这两种反应,很难得到良好的泡孔结构。例如,如果在反应初期即释放氢气,同时液体粘度不足以保持氢气,则可能导致泡孔坍塌。另一方面,如果固化反应发生得太快,则网络结构太强而使产品不能膨胀,并且还会影响发泡产品的外观。此外,良好的泡孔结构也取决于混合设备。参与反应的两个组分需要高剪切力才能很好地混合,并且混合过程需要在几秒钟内完成,因此需要特殊的动态混合设备。
 
ELASTOSIL® SC 873的触变性非常好,可打出又窄又高的胶条,在保持 密封性能的同时也降低了材料成本
 
瓦克凭借自身在有机硅技术领域的优势,在很多年前就已经掌握了有机硅发泡胶技术,为满足电动汽车电池包密封的严苛要求,瓦克中国研发团队经过两年的努力,又对阻燃性和回弹性等一些关键指标进行了调整,于最近推出一种新型的有机硅发泡胶产品,命名为ELASTOSIL®SC873。
 
ELASTOSIL®SC873具有很多优异的性能。首先,它具有阻燃性,并且已经获得了SGS的UL94V0认证。其次,它具有非常好的压缩回弹性。经过各种严苛的长期老化(如高温高湿、冷热冲击及110度高温1000小时)后,永久压缩变形率小于10%。这意味着产品仍能保持出色的回弹性能,这对保障密封安全是至关重要的。采用ELASTOSIL®SC873做密封材料的产品,在经过长期老化后仍可通过IP68密封测试。最后,ELASTOSIL®SC873的触变性非常好,可打出又窄又高的胶条,在保持密封性能的同时也降低了材料成本。
 
目前,瓦克正与多家电池包生产厂家合作,验证ELASTOSIL®SC873在整车上的性能。作为整体解决方案提供者,瓦克也一直与多家设备厂家保持沟通,致力于为客户提供包括材料、设备、工艺等一系列的解决方案。
 
* FIPG:原位成型垫片,又称“湿式装配法”
* CIPG:原位固化垫片,又称“干式装配法”
* 高温高湿:85°C, 85%湿度
* 冷热冲击:-40C, 30min, 85C, 30min
 

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