Veículos de Nova Energia com Condutividade Térmica de Silicone

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.

 

Atualmente, as baterias mais potentes são as de íon-lítio. No entanto, em caso de carga e colisão, as baterias de íon-lítio podem facilmente causar uma reação exotérmica em cadeia e fuga térmica, resultando em acidentes graves como fumaça, incêndio e até explosão. E o desempenho do bloco de baterias de lítio de potência, incluindo densidade de energia, vida útil, taxa de descarga, etc., é muito afetado pela temperatura, e muitos componentes geradores de calor requerem gerenciamento térmico rigoroso, como baterias, dissipadores de calor, controles eletrônicos, motores, sistemas de entretenimento, almofadas térmicas, etc. O calor precisa ser dissipado a tempo para evitar danos aos componentes eletrônicos e o risco de incêndio por superaquecimento da bateria. Portanto, a tecnologia de gerenciamento térmico de baterias de potência é uma das principais tecnologias dos veículos de nova energia.

 

Por que os encapsulantes termicamente condutores podem dissipar melhor o calor?

Fatores que afetam os compostos de potência termicamente condutores

• Qual efeito o enchimento tem na resistência à fissuração do adesivo de potência?
• Qual efeito o enchimento tem na condutividade térmica e nas propriedades mecânicas dos adesivos de potência?
• Como a dosagem de retardante de chama afeta o desempenho dos adesivos de potência?
• Como os agentes de acoplamento afetam o desempenho dos adesivos de potência?

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

Por que os encapsulantes termicamente condutores podem dissipar melhor o calor?

Os materiais termicamente condutores atualmente usados no sistema de gerenciamento térmico do veículo incluem folhas de silicone termicamente condutoras, materiais isolantes termicamente condutores, cola de potência termicamente condutora e material de preenchimento de gap térmico.

 

Entre eles, o composto de potência termicamente condutor é um tipo de material termicamente condutor de silicone amplamente utilizado em veículos elétricos de nova energia. Ele pode formar um elastômero de silicone macio e elástico com adesão na superfície através de uma reação de cura por adição à temperatura ambiente, e um elastômero de borracha de silicone termicamente condutor com excelentes propriedades de isolamento elétrico. No campo automotivo tradicional, o encapsulante de silicone termicamente condutor tem sido amplamente utilizado em módulos de potência eletrônicos, transformadores de alta frequência, conectores, sensores, etc. Ele não só proporciona boa condutividade térmica, mas também tem funções de isolamento, preenchimento, proteção, etc.

 

 

O composto de potência termicamente condutor pode ser usado como material de dissipação de calor para transferir calor porque tem uma condutividade térmica maior que o ar. A condutividade térmica do ar a 20°C é 0,0267 W/(m·K), e a excelente condutividade térmica do composto de potência pode ser otimizada por formulação. A condutividade térmica do dispositivo elétrico pode ser transferida a uma taxa mais rápida.

 

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). (Dparte azul escura da imagem abaixo

 

 

Cinza e preto representam duas superfícies diferentes, azul claro representa ar e azul escuro representa material de interface térmica. Quando as superfícies de dois objetos estão em contato uma com a outra, é impossível um contato completo e próximo, porque as superfícies dos objetos terão rugosidade, e sempre haverá alguns vazios de ar misturados, e a condutividade térmica do ar é muito pequena, causando uma maior resistência térmica de contato. O uso de material de interface térmica macio e plástico em almofadas térmicas pré-fabricadas pode preencher esse vazio de ar o máximo possível, reduzir a resistência térmica de contato e melhorar o desempenho de dissipação de calor.

 

Encapsulantes para embalagem de baterias de potência

Fatores que afetam os compostos de potência termicamente condutores

Levando em consideração as condições reais de trabalho do motor, o composto de potência usado deve ter alta condutividade térmica, boa fluidez, resistência à fissuração e forte adesão. Isso causa o problema da alta relação de consumo de energia dos automóveis.

 

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.

• Qual efeito o enchimento tem na resistência à fissuração do adesivo de potência?

A resina epóxi encolherá até certo ponto durante o processo de cura. Suponha que a resina epóxi pura seja usada para potência do motor quando a tensão gerada pela contração de cura da cola de potência for maior que a força de ligação entre a cola de potência e a carcaça. Nesse caso, quando a tensão gerada pela contração de cura da cola de potência for menor que a força de ligação entre a cola de potência e a carcaça e a resistência da cola de potência for baixa, ocorrerá a fissuração da cola de potência. Portanto, para evitar esses fenômenos, é necessário reduzir a contração de cura da cola de potência e aumentar a resistência da cola de potência, e adicionar uma certa quantidade de enchimento à cola de potência pode efetivamente reduzir a contração de cura da cola de potência.

 

No entanto, a quantidade de enchimento adicionado não deve ser excessiva nem insuficiente. Se a quantidade de enchimento for muito pequena, a contração de cura da cola de potência é alta. Embora adicionar muito possa continuar a reduzir a contração de cura da cola de potência, com o aumento do enchimento, a viscosidade da cola de potência também aumentará significativamente.

• Qual efeito o enchimento tem na condutividade térmica e nas propriedades mecânicas dos adesivos de potência?

Geralmente, o enchimento mais usado para condutividade térmica é o Al2O3; e a alta condutividade térmica é principalmente de nitreto metálico, como SiN, AlN sendo mais comumente usado. A condutividade térmica dos materiais termicamente condutores não está relacionada apenas ao próprio enchimento termicamente condutor, mas também intimamente relacionada à distribuição do tamanho das partículas, morfologia, contato interfacial e o grau de ligação dentro da molécula. Em geral, a condutividade térmica de enchimentos termicamente condutores fibrosos ou em forma de folha é melhor. Além disso, a condutividade térmica de adesivos de potência formulados com enchimentos de diferentes tamanhos de partículas também é melhor. Isso ocorre porque um tamanho único de partículas de enchimento não pode formar bem um canal contínuo de condutividade térmica dentro do adesivo de potência, há um vazio entre partículas e partículas, e entre diferentes tamanhos de partículas de enchimento, um enchimento de tamanho pequeno pode compensar bem o vazio gerado entre partículas grandes de enchimento, formando um canal completo de condutividade térmica para alcançar um melhor efeito de transferência de calor.

• Como a dosagem de retardante de chama afeta o desempenho dos adesivos de potência?

A adição de retardadores de chama pode melhorar as propriedades de retardamento de chama dos adesivos de encapsulamento. Atualmente, o uso de hidróxido de alumínio e hidróxido de magnésio é o foco principal. No entanto, ao usar apenas hidróxido de alumínio ou hidróxido de magnésio como retardador de chama, o efeito retardador de chama não é tão bom quanto quando se usa uma combinação de retardadores de chama. Além disso, o uso de retardadores de chama compostos resulta em uma viscosidade menor do composto de encapsulamento.

 

A razão pela qual o efeito retardador de chama é melhor quando usado em combinação é provavelmente porque a temperatura de decomposição do hidróxido de alumínio é de cerca de 250°C e a absorção de calor é de 1965 J/g, e a temperatura de decomposição do hidróxido de magnésio é acima de 300°C. Ambos têm bom desempenho de retardamento de chama e seu mecanismo de retardamento de chama é principalmente desidratação e absorção de calor. Quando a temperatura atinge a temperatura de decomposição do hidróxido de alumínio, primeiro, o hidróxido de alumínio absorverá muito calor para desempenhar um efeito retardador de chama; quando a temperatura sobe ainda mais, a remoção de água do hidróxido de magnésio também desempenhará um certo efeito retardador de chama. Portanto, o uso dos dois em uma proporção de 1:1 pode reduzir a quantidade de carga retardadora de chama, o que também garante que, em condições anormais de operação do motor automotivo, o coloide não alimente o fogo.

• Como os agentes de acoplamento afetam o desempenho dos adesivos de potência

A viscosidade adequada pode aumentar a fluidez do composto de encapsulamento, melhorar a capacidade de desespumação e aprimorar a capacidade antidecantação do enchimento no encapsulamento. 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.

 

Além disso, o tratamento superficial do enchimento termocondutor também pode melhorar a condutividade térmica do enchimento. Ao utilizar sua compatibilidade com a cola base e aumentar a quantidade de preenchimento, a condutividade térmica do encapsulante pode ser grandemente melhorada. Por exemplo, a borracha de silicone termocondutora RTV é preenchida com pó de corindo tratado superficialmente com agentes de acoplamento de silano KH-550, A-151, hexametildissilazano, dimetildimetoxissilano, e a condutividade térmica do material pode ser ajustada de 1,16 W/(m·K) para 2,10 W/(m·K), resultando em uma condutividade térmica quase duplicada.

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 aplicações eletrônicas.