Silicone Thermo-Conductrice pour Véhicules à Énergie Nouvelle

New energy vehicles are a mainstream trend to solve energy, environment, urban transportation, and other issues, and also a major direction for the future development of the automobile industry. However, how far China’s new energy vehicles can go depends on how far the power battery can go. As the core of new energy vehicles, power batteries are the key to improving cruising range and vehicle performance.

 

Actuellement, les batteries les plus puissantes sont les batteries lithium-ion. Cependant, en cas de charge et de collision, les batteries lithium-ion peuvent facilement provoquer une réaction exothermique en chaîne et entraîner un emballement thermique, ce qui peut provoquer des accidents graves tels que fumée, incendie, voire explosion. De plus, les performances de la batterie lithium-ion de puissance, notamment la densité énergétique, la durée de vie, le taux de décharge, etc., sont fortement affectées par la température, et de nombreux composants générateurs de chaleur nécessitent une gestion thermique stricte, comme les batteries, les dissipateurs thermiques, les commandes électroniques, les moteurs, les systèmes de divertissement, les coussins thermiques, etc. La chaleur doit être dissipée à temps pour éviter d'endommager les composants électroniques et le risque d'incendie dû à la surchauffe de la batterie. Par conséquent, la technologie de gestion thermique des batteries de puissance est l'un des cœurs technologies des véhicules à énergie nouvelle.

 

Pourquoi les encapsulants thermoconducteurs dissipent-ils mieux la chaleur ?

Facteurs affectant les composés d'enrobage thermoconducteurs

• Quel effet la charge a-t-elle sur la résistance à la fissuration de l'adhésif d'enrobage ?
• Quel effet la charge a-t-elle sur la conductivité thermique et les propriétés mécaniques des adhésifs d'enrobage ?
• Comment le dosage d'ignifuge affecte-t-il les performances des adhésifs d'enrobage ?
• Comment les agents de couplage affectent-ils les performances des adhésifs d'enrobage ??

XJY Silicones – First choice raw material supplier of silicone thermally conductive materials

Pourquoi les encapsulants thermoconducteurs dissipent-ils mieux la chaleur ?

Les matériaux thermoconducteurs actuellement utilisés dans le système de gestion thermique du véhicule comprennent les feuilles de silicone thermoconductrices, les matériaux isolants thermoconducteurs, la colle d'enrobage thermoconductrice et le matériau de remplissage d'espace thermoconducteur.

 

Parmi eux, le composé d'enrobage thermoconducteur est un type de matériau silicone thermoconducteur largement utilisé dans les véhicules électriques à énergie nouvelle. Il peut former un élastomère silicone souple et élastique avec adhérence en surface via une réaction de durcissement par addition à température ambiante, et un élastomère de caoutchouc silicone thermoconducteur aux excellentes propriétés d'isolation électrique. Dans le domaine automobile traditionnel, l'encapsulant silicone thermoconducteur a été largement utilisé dans les modules de puissance électroniques, les transformateurs haute fréquence, les connecteurs, les capteurs, etc. Il offre non seulement une bonne conductivité thermique mais aussi des fonctions d'isolation, de remplissage, de protection, etc.

 

 

Le composé d'enrobage thermoconducteur peut être utilisé comme matériau de dissipation thermique pour transférer la chaleur car il a une conductivité thermique plus élevée que l'air. La conductivité thermique de l'air à 20°C est de 0,0267 W/(m·K), et l'excellente conductivité thermique du composé d'enrobage peut être optimisée par la formule. La chaleur du dispositif électrique peut être transférée plus rapidement.

 

This is like in hot summer, jumping directly into the water and soaking is obviously faster than the fan blowing, because the water completely surrounds the human body, and the heat can be transferred through heat sink from the body faster than air with a very small thermal conductivity — while encapsulant is the process of filling the air space around an electronic device with a liquid polymer system (usually two components). (Dpartie bleu foncé de l'image ci-dessous)

 

 

Le gris et le noir représentent deux surfaces différentes, le bleu clair représente l'air et le bleu foncé représente le matériau d'interface thermique. Lorsque les surfaces de deux objets sont en contact l'une avec l'autre, il est impossible d'avoir un contact complet et étroit, car les surfaces des objets présentent une rugosité, et il y aura toujours des lacunes d'air mélangées, et la conductivité thermique de l'air est très faible, ce qui provoque une résistance thermique de contact plus élevée. L'utilisation de matériau thermique souple et plastique Le matériau d'interface dans les coussins thermiques préfabriqués peut combler au maximum ces lacunes d'air, réduire la résistance thermique de contact et améliorer les performances de dissipation thermique.

 

Encapsulants pour l'emballage des batteries de puissance

Facteurs affectant les composés d'enrobage thermoconducteurs

Compte tenu des conditions de travail réelles du moteur, le composé d'enrobage utilisé doit avoir une conductivité thermique élevée, une bonne fluidité, une résistance à la fissuration et une forte adhérence. Cela pose le problème du rapport élevé de consommation d'énergie des automobiles.

 

The potting materials suitable for electronic components and power battery modules in electric vehicles can be divided into epoxy resin potting; silicone rubber potting (silicone potting); polyurethane potting. Let’s take epoxy resin potting glue as an example to see what factors affect the performance of potting glue.

• Quel effet la charge a-t-elle sur la résistance à la fissuration de l'adhésif d'enrobage ?

La résine époxy rétrécit dans une certaine mesure pendant le processus de durcissement. Supposons que la résine époxy pure soit utilisée pour l'enrobage du moteur lorsque la contrainte générée par le retrait de durcissement de la colle d'enrobage est supérieure à la force de liaison entre la colle d'enrobage et le boîtier. Dans ce cas, cela entraînera un décollement. Lorsque la contrainte générée par le retrait de durcissement de la colle d'enrobage est inférieure à la force de liaison entre la colle d'enrobage et le boîtier et que la résistance de la colle d'enrobage est faible, cela provoquera la fissuration de la colle d'enrobage. Par conséquent, pour éviter ces phénomènes, il est nécessaire de réduire le retrait de durcissement de la colle d'enrobage et d'augmenter la résistance de la colle d'enrobage, et l'ajout d'une certaine quantité de charge à la colle d'enrobage peut réduire efficacement le retrait de durcissement de la colle d'enrobage.

 

Cependant, la quantité de charge ajoutée ne doit être ni trop élevée ni trop faible. Si la quantité de charge est trop faible, le retrait de durcissement de la colle d'enrobage est élevé. Bien que l'ajout de trop de charge puisse continuer à réduire le retrait de durcissement, avec l'augmentation de la charge, la viscosité de la colle d'enrobage augmentera également de manière significative.

• Quel effet la charge a-t-elle sur la conductivité thermique et les propriétés mécaniques des adhésifs d'enrobage ?

Généralement, la charge la plus utilisée pour la conductivité thermique est l'Al2O3 ; et la conductivité thermique élevée est principalement obtenue avec des nitrures métalliques, comme le SiN, l'AlN est plus couramment utilisé. La conductivité thermique des matériaux thermoconducteurs n'est pas seulement liée à la charge thermoconductrice elle-même, mais aussi étroitement liée à la distribution granulométrique, à la morphologie, au contact interfacial et au degré de liaison au sein de la molécule. D'une manière générale, la conductivité thermique des charges thermoconductrices fibreuses ou en forme de feuille est meilleure. De plus, la conductivité thermique des adhésifs d'enrobage formulés avec des charges de différentes granulométries en combinaison est également meilleure. Cela est dû au fait qu'une seule granulométrie de particules de charges ne peut pas bien former un canal continu de conductivité thermique à l'intérieur de l'adhésif d'enrobage, il y a un espace entre les particules, et entre les particules de différentes tailles, une charge de petite taille peut bien compenser l'espace généré entre les grosses particules, formant un canal de conductivité thermique complet pour obtenir un meilleur effet de transfert de chaleur.

• Comment le dosage d'ignifuge affecte-t-il les performances des adhésifs d'enrobage ?

L'ajout de retardateurs de flamme peut améliorer les propriétés ignifuges des adhésifs d'encapsulation. Actuellement, l'utilisation d'hydroxyde d'aluminium et de magnésium hydroxyde est le principal sujet. Cependant, lorsqu'on utilise un seul hydroxyde d'aluminium ou de magnésium comme retardateur de flamme, l'effet ignifuge n'est pas aussi bon qu'en utilisant une combinaison de retardateurs de flamme. De plus, l'utilisation de retardateurs de flamme composés entraîne une viscosité plus faible du composé d'encapsulation.

 

La raison pour laquelle l'effet ignifuge est meilleur lorsqu'ils sont utilisés en combinaison est probablement que la température de décomposition de l'hydroxyde d'aluminium est d'environ 250°C et l'absorption de chaleur est de 1965 J/g, et la température de décomposition de l'hydroxyde de magnésium est supérieure à 300°C. Ils ont tous deux de bonnes performances ignifuges et leur mécanisme d'ignifugation est principalement la déshydratation et l'absorption de chaleur. Lorsque la température atteint la température de décomposition de l'hydroxyde d'aluminium, tout d'abord, l'hydroxyde d'aluminium absorbe beaucoup de chaleur pour jouer un effet ignifuge, lorsque la température augmente encore, l'hydroxyde de magnésium en éliminant l'eau jouera également un certain effet ignifuge, donc l'utilisation des deux en composé 1:1 peut réduire la quantité de charge ignifuge, ce qui garantit également que le moteur automobile en conditions anormales de fonctionnement ne s'enflamme pas.

• Comment les agents de couplage affectent les performances des adhésifs d'enrobage

Une viscosité appropriée peut augmenter la fluidité du composé d'encapsulation, améliorer la capacité de débullition, améliorer la capacité anti-dépôt de la charge dans l'encapsulation compound, and, as a result, ensure the stability of the product. The addition of a coupling agent can effectively solve the above problems. According to research, in the process of mixing resin and filler, the viscosity of the resin will decrease with the increase of the silane coupling agent in a certain range until it becomes stable.

 

De plus, le traitement de surface de la charge thermoconductrice peut également améliorer la conductivité thermique de la charge. En utilisant sa compatibilité avec la colle de base et en augmentant la quantité de remplissage, la conductivité thermique de l'encapsulant peut être grandement améliorée. Par exemple, le caoutchouc de silicone thermoconducteur RTV est rempli de poudre de corindon traitée en surface avec des agents de couplage silane KH-550, A-151, hexaméthyldisilazane, diméthyldiméthoxysilane, et la conductivité thermique du matériau peut être ajustée de 1,16 W/(m·K) à 2,10 W/(m·K), et la conductivité thermique est presque doublée.

XJY Silicones – First choice raw material supplier of silicone thermally conductive materials

XJY Silicones, one of China’s leading Silicone MQ resin and VMQ thermally conductive silicones manufacturers, has 30+ years of R&D and manufacturing experience and 15+ related patents and technical assistance in the silicone industry, also can customize the cost-effective thermally conductive silicone products according to the requirements of your applications électroniques.