Силиконовые термопроводящие материалы для транспортных средств на новых источниках энергии

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.

 

В настоящее время самыми мощными батареями являются литий-ионные аккумуляторы. Однако в случае зарядки и столкновения литий-ионные аккумуляторы могут легко вызвать цепную экзотермическую реакцию и привести к тепловому разгону, что приводит к серьёзным авариям, таким как задымление, возгорание и даже взрыв. Работа силового литий-ионного аккумуляторного блока, включая плотность энергии, срок службы, скорость разряда и т.д., в значительной степени зависит от температуры, и многие тепловыделяющие компоненты требуют строгого теплового управления, например, батареи, радиаторы, электронные системы управления, двигатели, развлекательные системы, теплопроводящие прокладки и т.д. Тепло необходимо рассеивать своевременно, чтобы избежать повреждения электронных компонентов и риска возгорания из-за перегрева батареи. Поэтому технология теплового управления силовыми аккумуляторами является одной из ключевых технологий электромобилей.

 

Почему теплопроводящие герметики лучше рассеивают тепло?

Факторы, влияющие на теплопроводящие заливочные компаунды

• Какое влияние оказывает наполнитель на стойкость к растрескиванию заливочного клея?
• Какое влияние оказывает наполнитель на теплопроводность и механические свойства заливочных клеев?
• Как дозировка антипирена влияет на свойства заливочных клеев?
• Как соединительные агенты влияют на свойства заливочных клеев?

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

Почему теплопроводящие герметики лучше рассеивают тепло?

В настоящее время в системе теплового управления транспортного средства используются такие теплопроводящие материалы, как теплопроводящие силиконовые листы, теплопроводящие изоляционные материалы, теплопроводящий заливочный компаунд и теплопроводящие материалы для заполнения зазоров.

 

Среди них теплопроводящий заливочный компаунд – это вид силиконового теплопроводящего материала, который широко применяется в электромобилях. Путем реакции присоединения при комнатной температуре он может образовывать на поверхности мягкий, эластичный силиконовый эластомер с адгезией, а также теплопроводящий силиконовый каучуковый эластомер с превосходными электроизоляционными свойствами. В традиционной автомобильной сфере теплопроводящий силиконовый герметик широко используется в силовых электронных модулях, высокочастотных трансформаторах, разъёмах, датчиках и т.д. Он не только обеспечивает хорошую теплопроводность, но и выполняет функции изоляции, заполнения, защиты и т.д.

 

 

Теплопроводящий заливочный компаунд может использоваться в качестве материала для отвода тепла, поскольку его теплопроводность выше, чем у воздуха. Теплопроводность воздуха при 20°C составляет 0,0267 Вт/(м·К), а превосходная теплопроводность заливочного компаунда может быть оптимизирована подбором состава. Это позволяет отводить тепло от электронного устройства с большей скоростью.

 

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). (DТемно-синяя часть изображения ниже)

 

 

Серый и чёрный цвета представляют две различные поверхности, светло-голубой цвет представляет воздух, а тёмно-синий – теплопроводящий интерфейсный материал. Когда поверхности двух объектов контактируют друг с другом, невозможно добиться их полного и плотного контакта, поскольку поверхности объектов обладают шероховатостью, и между ними всегда остаются воздушные зазоры, а теплопроводность воздуха очень мала, что приводит к высокому контактному термическому сопротивлению. Использование мягких и пластичных интерфейсных материалов в предварительно изготовленных теплопроводящих прокладках позволяет максимально заполнить эти воздушные зазоры, снизить контактное термическое сопротивление и улучшить характеристики теплоотвода.

 

Герметики для упаковки силовых аккумуляторов

Факторы, влияющие на теплопроводящие заливочные компаунды

Учитывая реальные условия работы двигателя, используемый заливочный компаунд должен обладать высокой теплопроводностью, хорошей текучестью, стойкостью к растрескиванию и сильной адгезией. Это вызывает проблему высокого удельного энергопотребления автомобилей.

 

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.

• Какое влияние оказывает наполнитель на стойкость к растрескиванию заливочного клея?

Эпоксидная смола в некоторой степени даёт усадку в процессе отверждения. Предположим, что для заливки двигателя используется чистая эпоксидная смола — если напряжение, создаваемое усадкой при отверждении компаунда, превысит силу сцепления между компаундом и корпусом, это приведёт к отслоению. Если напряжение от усадки при отверждении меньше силы сцепления между компаундом и корпусом, но прочность самого компаунда низка, это вызовет растрескивание компаунда. Поэтому, чтобы избежать этих явлений, необходимо снизить усадку компаунда при отверждении и повысить его прочность. Добавление определённого количества наполнителя в компаунд может эффективно уменьшить его усадку при отверждении.

 

Однако количество добавляемого наполнителя не должно быть слишком большим или слишком малым. Если количество наполнителя слишком мало, усадка компаунда при отверждении будет высокой. Хотя избыточное добавление может продолжить снижать усадку, с увеличением количества наполнителя вязкость компаунда также значительно возрастает.

• Какое влияние оказывает наполнитель на теплопроводность и механические свойства заливочных клеев?

Как правило, наиболее часто используемым наполнителем для теплопроводности является Al2O3; для высокой теплопроводности чаще используют нитриды металлов, такие как SiN, AlN (последний используется чаще). Теплопроводность теплопроводящих материалов связана не только с самим теплопроводящим наполнителем, но и тесно связана с распределением частиц по размерам, морфологией, межфазным контактом и степенью связи внутри молекулы. Вообще говоря, теплопроводность волокнистых или чешуйчатых теплопроводящих наполнителей лучше. Кроме того, теплопроводность заливочных клеев, приготовленных с наполнителями различного гранулометрического состава, также выше. Это связано с тем, что наполнитель с одним размером частиц не может хорошо сформировать непрерывный теплопроводящий канал внутри компаунда — между частицами остаются зазоры. При использовании наполнителей с частицами разного размера, мелкие частицы могут хорошо заполнить зазоры между крупными частицами, формируя полноценный теплопроводящий канал для достижения лучшего эффекта теплопередачи.

• Как дозировка антипирена влияет на свойства заливочных клеев?

Добавление антипиренов может улучшить огнезащитные свойства заливочных компаундов; в настоящее время основное внимание уделяется использованию гидроксида алюминия и гидроксида магния. Однако при использовании только гидроксида алюминия или гидроксида магния в качестве антипирена огнезащитный эффект уступает комбинированному применению антипиренов. Более того, использование композитных антипиренов приводит к снижению вязкости заливочного компаунда.

 

Причина лучшего огнезащитного эффекта при комбинированном использовании, вероятно, заключается в том, что температура разложения гидроксида алюминия составляет около 250°C с поглощением тепла 1965 Дж/г, а температура разложения гидроксида магния превышает 300°C. Оба обладают хорошими огнезащитными свойствами, и их механизм в основном основан на дегидратации и поглощении тепла. При достижении температуры разложения гидроксида алюминия он сначала поглощает большое количество тепла, обеспечивая огнезащитный эффект; при дальнейшем повышении температуры гидроксид магния также проявляет определённый огнезащитный эффект за счёт удаления воды. Таким образом, использование композиции двух веществ в соотношении 1:1 позволяет снизить количество огнезащитного наполнителя, что также гарантирует невозгорание коллоида в аварийных режимах работы автомобильного двигателя.

• Как силаны (соединительные агенты) влияют на свойства заливочных клеев

Оптимальная вязкость может повысить текучесть заливочного компаунда, улучшить способность к удалению пузырьков и повысить устойчивость наполнителя к осаждению. 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.

 

Кроме того, поверхностная обработка теплопроводящего наполнителя также может улучшить его теплопроводность. Благодаря совместимости с основным клеем и увеличению степени наполнения, теплопроводность герметика может быть существенно повышена. Например, при наполнении термопроводящего силиконового каучука RTV корундовым порошком, обработанным силановыми связующими агентами KH-550, A-151, гексаметилдисилазаном, диметилдиметоксисиланом, теплопроводность материала может быть увеличена с 1,16 Вт/(м·К) до 2,10 Вт/(м·К), то есть почти вдвое.

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 электронные приложения.