Какие автомобильные силиконы обладают хорошими свойствами?

В последние годы мировой рынок транспортных средств на новой энергии продолжает быстро расти, при этом сектора электромобилей (EV), гибридных электромобилей (HEV/PHEV), коммерческих электрических грузовиков и городского рельсового транспорта постоянно расширяются. Согласно отчету Международного совета по чистому транспорту, мировые продажи электромобилей превысили 16 миллионов единиц в 2023 году, при этом китайский рынок сохраняет лидирующие позиции, составляя более половины мирового объема.

Аккумуляторы электромобилей, как ключевые компоненты, напрямую определяют производительность, безопасность и долговечность всего транспортного средства. Модули батарей все больше развиваются в сторону более высокой плотности энергии, более быстрой зарядки и большей интеллектуальности, при этом сталкиваясь с более строгими экологическими и безопасностными вызовами. Силикон может удовлетворять требованиям электрической изоляции при высоком напряжении и больших токах; экстремальным температурным изменениям, ударам, воздействию воды и химической коррозии; требованиям VE/EMC и гарантии срока службы 8 лет/100 000 км; а также более легким и более экономичным материальным стандартам. Кроме того, по мере роста спроса на “автомобильный силикон” в отрасли, производители автомобилей все больше сосредотачиваются на использовании силиконовых материалов благодаря их отличной термостойкости и надежной долгосрочной защите.

Есть семь аспектов для представления силиконовой смолы:

• Почему аккумуляторам электромобилей требуется силикон?
• Каковы свойства материалов силиконовой смолы?
• Каковы преимущества силиконовой смолы в применении к аккумуляторам электромобилей?
• Каковы области применения силиконовых смол в силовых батареях?
• Какова ценность силиконовой смолы для силовых систем электромобилей?
• Каков анализ результатов применения автомобильного силикона?
• Как улучшить применение силикона для лучшей производительности в электромобилях?

1. Почему аккумуляторам электромобилей требуется силикон?

Система аккумулятора электромобиля в основном состоит из отдельных элементов батареи (цилиндрические, призматические, пакетные), модулей/блоков (состоящих из нескольких элементов), системы управления батареей (BMS), высокочастотных разъемов, клемм, шин, структурных компонентов системы охлаждения и корпусов. Каждый компонент требует высокоэффективных материалов для обеспечения изоляционной безопасности системы (предотвращение коротких замыканий, утечек и перекрытий), структурной стабильности (устойчивость к вибрации, ударам и тепловому расширению/сжатию) и защиты окружающей среды (водонепроницаемость, пыленепроницаемость, коррозионная стойкость и огнестойкость/термостойкость). Для этих различных частей высокоэффективные силиконовые материалы идеальны, особенно учитывая их совместимость с металлическими и пластиковыми поверхностями в корпусе батареи и электронных компонентах.

Традиционные материалы, такие как эпоксидная смола и полиуретан (ПУ), склонны к пожелтению, растрескиванию, впитыванию влаги и старению в условиях высокой температуры и влажности, что приводит к снижению изоляционных характеристик и потенциально может вызвать тепловой разгон, короткие замыкания и пожары. Кроме того, проникновение влаги в автозапчасти может привести к таким проблемам, как коррозия или даже повреждение чувствительных электрических или электронных компонентов. Помимо этого, их герметизирующие и механические защитные свойства трудно сбалансировать, что ограничивает долговечность системы аккумулятора и высокие стандарты безопасности. Более того, эти материалы тяжелые и имеют сложные производственные процессы, что не способствует автоматизированному производству и устойчивому изготовлению. Поэтому существует острая потребность в новых силиконовых смолах и силиконовых герметиках, которые достигают прорывов в “безопасности, долговечности, легкости и экологичности.” Например, долговечные силиконовые изделия широко используются в автомобильных приложениях, начиная от деталей интерьера, автозапчастей до масляных поддонов и даже аксессуаров для снижения шума.

2. Каковы свойства материалов силиконовой смолы?

Силиконовые смолы представляют собой класс высокомолекулярных материалов с основной структурой Si-O-Si, дополненной органическими боковыми группами, такими как метил, фенил и винил. Основная цепь сильно сшита, образуя трехмерную сетчатую структуру, которая придает материалу уникальные “жесткий, но гибкий” свойства и высокая устойчивость к вибрации и трещинам.

Этот класс материалов демонстрирует множество выдающихся свойств: высокое диэлектрическое сопротивление до 10¹⁵ Ом·см, устойчивость к экстремальным температурам (-60°от C до +250°°C и выше) без деформации или старения; отличные огнезащитные характеристики, соответствующие стандартам UL94 V-0 и прошедшие сертификацию огнестойкости для автомобильной электроники в нескольких странах; низкое водопоглощение и влагопоглощение, устойчивость к коррозии под воздействием водяного пара; регулируемые механические свойства, способные обеспечивать гибкость или жесткость, подходящие для формования сложных форм, дозирования и заливки, например, при герметизации ветровых стекол или электрических поверхностей автомобилей. Одновременно силиконовые материалы устойчивы к ультрафиолетовым лучам, озону и химической коррозии, без пожелтения или разложения; обладают низкой поверхностной энергией, самоочищающимися и антизагрязнительными свойствами,—что облегчает очистку и поддержание деталей автомобильных поверхностей. Силиконовые материалы также могут быть переработаны в экологически чистые продукты с чрезвычайно низким содержанием ЛОС, без тяжелых металлов и галогенов, отвечая высоким требованиям безопасности и устойчивого производства. Эти характеристики делают силикон подходящим для защиты широкого спектра категорий и форм автомобилей, обеспечивая надежную защиту двигателя, шин, масляного поддона и других важных компонентов.

3. Каковы преимущества силиконовой смолы в применении для аккумуляторов электромобилей?

(1) Электроизоляция и обеспечение безопасности

Высокая изоляционная эффективность эффективно блокирует утечку высоковольтного тока и предотвращает внутренние короткие замыкания

Отличная стойкость к утечке тока и дуге, особенно подходит для сценариев быстрой зарядки высоким напряжением и разрядки большим током

Высокая устойчивость к пробою обеспечивает долгосрочную структурную безопасность аккумуляторного блока, защищая его от таких проблем, как повреждение из-за скопления газа, и обеспечивая надежность критически важных электронных компонентов и резиновых деталей.

(2) Превосходная термостойкость и огнестойкость

Может выдерживать длительное воздействие рабочих температур аккумулятора или аномального нагрева, предотвращая отказ из-за высокотемпературного старения или усадки конструктивных элементов

Ведущий класс огнестойкости (UL94 V-0), эффективно сдерживающий распространение теплового разгона и повышающий факторы безопасности аккумулятора транспортного средства при аварии в любых погодных условиях.

Не выделяет вредных газов, защищая безопасность пассажиров и спасателей. Высокая термостойкость и защитные свойства также снижают риск возникновения трещин или других повреждений внутри моторного отсека и других частей автомобиля.

(3) Отличная механическая защита и герметизация

Высокая устойчивость к вибрации и ударам, подходит для повседневных дорожных условий и аварийных ситуаций электромобилей

Доступны гибкие или жесткие варианты, совместимые с клиновидными/изогнутыми/нестандартными конструкциями—идеально подходит для различных аксессуаров и обеспечивает адаптивность по ширине

Отличные герметизирующие свойства, эффективно предотвращающие проникновение грязи, пыли, воды и соляного тумана, подходит для сложных сценариев использования, таких как погружение в воду, высокая влажность и прибрежная среда. Герметизирующие свойства автомобильного силикона сделали его продуктом выбора для защиты от влаги и масла в масляных поддонах и других открытых категориях автомобильных компонентов.

(4) Химическая стабильность и устойчивость к воздействию окружающей среды

Устойчив к коррозии под воздействием кислот и щелочей, а также к загрязнению маслянистыми химическими веществами; силиконовая смола не подвержена воздействию электролита или дорожных растворов в долгосрочной перспективе

Устойчив к ультрафиолетовому излучению, озону и другим факторам окружающей среды, вызывающим старение, продлевая срок службы аккумуляторной системы автомобиля и обеспечивая высокую долговечность по отношению к шуму, экстремальным погодным условиям и обычному износу.

(5) Легкость и гибкость дизайна

Регулируемая молекулярная масса, меньшая плотность по сравнению с традиционными эпоксидными смолами или полиуретаном, что дает значительные преимущества в снижении веса—полезен для внутренних деталей, крышек двигателя, шумопоглощающих панелей и различных форм автомобильных аксессуаров

Поддерживает различные процессы, такие как литье под давлением, нанесение покрытий и заливка, совместим с автоматизацией и удовлетворяет потребности производителей’ в различных деталях и требованиях к ширине продукта

Настраиваемые характеристики на основе пространственной структуры и механических требований, обеспечивая модульную конструкцию и высокую надежность в различных формах и размерах автомобилей.

(6) Экологическая устойчивость и соответствие нормативным требованиям

Не содержит галогенов, низкое содержание летучих органических соединений (VOC), без вредных пластификаторов, соответствует нормативным требованиям для экспорта в Европу, США, Японию, Южную Корею и для автомобилей на новых источниках энергии

Соответствует стандартам сертификации RoHS, REACH, UL и AEC-Q200 для автомобильной электроники; поддерживает переработку, повышая экологическую устойчивость на протяжении всего жизненного цикла—соответствует глобальным экологическим стандартам Ford’и требованиям для подготовленных производителей автозапчастей.

4. Каковы области применения силиконовых смол в силовых батареях?

(1) Герметизация аккумуляторных модулей

Используется для защитной герметизации между отдельными элементами и модулями, повышая общую изоляцию и ударопрочность—особенно важно в автомобильных приложениях, где требуется высокая герметичность.

Служит герметизирующим материалом для корпусов модулей, обеспечивая водонепроницаемость, пылезащиту и коррозионную стойкость—защищает поверхности и электронные компоненты от влаги и воздействия окружающей среды, а также сохраняет автомобильные аксессуары чистыми и работоспособными в течение более длительного срока службы.

Огнезащитное покрытие повышает резервирование безопасности и предотвращает распространение огня в автомобиле.

(2) Защита системы управления аккумулятором (BMS)

Инкапсуляция печатных плат BMS и интегральных схем, улучшающая электрическую изоляцию, влагостойкость и химическую стойкость

Эффективно изолирует внешние помехи, повышая стабильность и надежность обнаружения датчиков BMS—идеально подходит для использования в автомобильных электронных компонентах

Огнезащитная силиконовая смола обеспечивает работоспособность системы BMS при тепловом разгоне; герметизирующие свойства защищают от проникновения газа, пара и масла в местах соединений

(3) Изоляционная герметизация клемм аккумулятора и точек соединения

Используется для нанесения покрытия и дозирования на высоковольтные клеммы и разъемы для предотвращения коррозии, трекинга и коротких замыканий в местах соединений; также подходит для деталей автомобиля, подверженных вибрации, шин и категорий, связанных с подвеской

Гибкий материал адаптируется к тепловому расширению и сжатию, обеспечивая равномерное распределение напряжений в долгосрочной перспективе и предотвращая расслоение, повреждение или снижение функциональности автомобильных компонентов

(4) Инкапсуляция печатных плат и электронных компонентов

Инкапсуляция и изоляция для электронных плат управления, компонентов датчиков и силовых микросхем, требующих точного контроля

Предотвращает проникновение влаги, пыли и соляного тумана, которые могут вызвать электрические сбои, проблемы с шумом или сокращение срока службы изделия

Обеспечивает надежную работу электронной системы в условиях длительного воздействия высоких температур, повышенной влажности и сложных условий окружающей среды—также защищает детали интерьера и добавляет дизайнерскую ценность для производителей автомобилей

Серия XJY-8206 Порошок, метилвинил MQ силиконовая смола может использоваться для производства высокопрозрачной и высокотвердой VMQ-силиконовой резины, RTV-силикона и других LSR.

Серия XJY-8206N Раствор, метилвинил MQ силиконовая смола + винилполидиметилсилоксан может использоваться для изготовления двухкомпонентного герметика.

(5) Терморегулирование и огнезащитный слой

Служит материалом теплового интерфейса для аккумуляторных блоков для повышения эффективности рассеивания тепла

Силиконовая смола с нанонаполнителем повышает теплопроводность, помогая системе контроля температуры аккумуляторного модуля и поддерживая более низкую температуру в моторном отсеке

Изоляция огнезащитного слоя снижает риск распространения теплового разгона между компонентами и позволяет легко проводить техническое обслуживание и ремонт—идеально подходит для различных автомобильных запчастей и аксессуаров, где критично управление теплом и газами

5. Какова ценность силиконовой смолы для силовых систем электромобилей?

(1) Повышает безопасность и долговечность

Силиконовая смола, используемая в аккумуляторных блоках и конструкциях, улучшает изоляцию системы, снижая риск возгорания или взрыва—важная деталь для каждого автомобиля, автомобильной категории и применения

Превосходная устойчивость к старению поддерживает “8-летнюю / 100 000-километровую” гарантию срока службы, обеспечивая высокую прочность и надежность во всех видах электромобилей и гибридов

Эквивалентно повышает долговечность аккумуляторных модулей, положительно влияя на производство OEM и репутацию бренда, а также упрощая производителям прохождение мировых проверок и поддержание долговечного срока службы и защиты для всех категорий автомобилей

(2) Снижение рисков обслуживания и качества

Долговременная устойчивость к растрескиванию и деградации снижает затраты на техническое обслуживание и послепродажные риски—обеспечивая спокойствие пользователей и повышая репутацию применения силиконовых продуктов в автомобильных и аккумуляторных системах

Возможность быстрого ремонта и повторного нанесения покрытия поддерживает долгосрочное обслуживание в течение всего жизненного цикла аккумулятора, сохраняя защиту аксессуаров, резиновых компонентов и высокотемпературных автомобильных запчастей

(3) Поддержка технологических обновлений и дифференциации заводов OEM/ODM

Совместимость с различными конструкциями аккумуляторов (цилиндрическими, призматическими, pouch, blade и т.д.), а также с электронными и конструктивными деталями

Поддерживает автоматизированное заливку/нанесение покрытия/литье под давлением, повышая эффективность производства и стабильность качества у различных производителей и мировых поставщиков аксессуаров

Настраиваемые составы предоставляют OEM-производителям уникальные технологические преимущества и премиальное брендирование продукции, обеспечивая легкую интеграцию во все соответствующие типы автомобилей, транспортных средств и аккумуляторных систем

(4) Соответствие глобальным нормам по новой энергетике и доступ к премиальным рынкам

Галоген-free огнестойкие/продукты с низким содержанием ЛОС легко проходят мировые стандарты автомобильной электроники и проверки для Ford-класса и других премиальных применений

Помогает клиентам получить признание в таких регионах, как Европа, Америка, Япония, Южная Корея и Ближний Восток, а также в автомобильных категориях, связанных с управлением двигателем, маслом и шинами

Поддержка сертификации экспортного соответствия, расширение возможностей международного сотрудничества и обеспечение готовности различных силиконовых герметиков и автомобильных запчастей к поставке на глобальный рынок

6. Каков анализ результатов применения автомобильного силикона?

Пример 1: Аккумуляторные модули отечественных новых энергетических пассажирских транспортных средств

Ведущий производитель транспортных средств на новых источниках энергии применил силиконовую смолу для инкапсуляции аккумуляторных модулей, что позволило снизить частоту пробоев изоляции на 90%, частоту случаев теплового разгона на 60% и частоту ремонтов неисправностей автомобилей на 30% по сравнению с прошлым годом; получены европейские сертификаты UL и RoHS, что обеспечило успешный экспорт на рынки Германии и Северной Америки. Это демонстрирует высокую производительность продукта и детали, которые автомобильный силикон привносит в надежность и безопасность автомобильных аккумуляторов.

Пример 2: Аккумуляторные системы электрических автобусов и грузовиков

Крупный завод OEM применил кремнийорганические огнестойкие покрытия для аккумуляторных батарей электрических коммерческих автомобилей, эксплуатирующихся в условиях экстремального холода, высоких температур и тяжелых нагрузок, что значительно улучшило устойчивость к циклическим перепадам температур и шумоизоляцию. После аварий покрытия обеспечивают быструю герметизацию и ремонт, поддерживая управление безопасностью аккумуляторных батарей на всех этапах жизненного цикла для автономного вождения, общественного транспорта и различных категорий транспортных средств, а также гарантируя высокую прочность при вибрациях и сложных погодных условиях.

Пример 3: Применение растворов кремнийорганических смол в автоматизированных производственных линиях ODM аккумуляторных заводов

Всемирно известная компания ODM по производству аккумуляторного оборудования приняла решение о применении силиконовой смолы Jiangxi Xinjia Yi, что позволило достичь уровня брака 99,8% на автоматизированных линиях дозирования/инкапсуляции/нанесения покрытий, сократить производственные циклы и повысить лояльность клиентов за счет технологической дифференциации. Такие применения автомобильного силикона помогают сделать производственные процессы чище, сократить количество проблем и легко достичь глобального соответствия для различных категорий автомобильных аксессуаров.

7. Как улучшить применение силикона для повышения производительности в электромобилях?

Инновации в материалах для инкапсуляции и защиты способствуют значительному повышению производительности и безопасности аккумуляторов. Силиконовые смолы с их уникальной молекулярной структурой и превосходными характеристиками все чаще становятся предпочтительным выбором для мировых производителей аккумуляторов и заводов OEM/ODM. По сравнению с традиционными материалами, силиконовые смолы превосходят их по нескольким показателям производительности: их изоляционные свойства исключительны (>10¹⁴Ω·см), что значительно превосходит эпоксидные смолы (приблизительно 10¹³Ом·см), полиуретаны (которые деградируют из-за впитывания влаги) и акрилы (которые легко мигрируют); они имеют широкий диапазон термостойкости (-60°градусов Цельсия до более 100°C); они экологичны, не содержат галогенов и имеют низкий уровень выбросов ЛОС; они обладают хорошей технологической совместимостью и поддерживают автоматизированное производство, в то время как традиционные материалы имеют ограничения в отношении экологичности и технологической адаптируемости. Кроме того, использование высокопроизводительных автомобильных силиконовых продуктов гарантирует защиту автомобильных запчастей и поверхностей, снижает шум, вибрацию и проблемы с усадкой, обеспечивая множество преимуществ для автомобильных применений—помогая производителям легко соблюдать требования безопасности, надежности и соответствия для всех типов и категорий автомобилей. Как можно повысить конкурентоспособность продукта?

XJY Силиконы is one of China’s leading manufacturers of силиконовые смолы MQ и Силиконы VMQ, имея более чем 30-летний опыт НИОКР и производства в кремнийорганической промышленности, а также более 15 соответствующих патентов и техническую поддержку. Наша продукты из силиконового сырья может удовлетворить потребности автомобильная область и поддерживать предоставление разнообразных индивидуальных решений.