新能源动力电池热管理方案中工程师对导热硅胶片物性和化性所了解的那些个坑

      现在正是新能源市场全面爆发的阶段，各大主机厂都争相推出各种不同类型的新能源汽车，纯电动的亦或者是混合动力的，这是一个好的时代，更是一个充满挑战的时代。

      在新能源市场，新能源汽车的“心脏”-动力电池，这是个核心、关键的部件，目前大部分主机厂是用的CATL的电池包。那么针对电池包里面的又一个更为让工程师们关注的就是：热管理。目前基本上所有的主机厂都设有专门的热管理部门，专门研究怎么解决新能源汽车热管理的问题。GLPOLY是从2014年就开始给CATL供应动力电池导热硅胶片的，说起来那还是4年前的事情了，在这个过程中，GLPOLY也是在不断的磨砺自己，不断的给新能源汽车行业贡献着自己一份不可或缺的力量，不断在国际的舞台演绎自己的传奇色彩！
      说到这里，各位工程师肯定会好奇GLPOLY到底是一个什么样的企业呢？
      相信很多老板都曾有过这样的困惑：“我的产品比对手的要好，可为什么消费者就是不买账？”他们为此得出结论是：“不是我的产品不够好，而是消费者不识货”。要知道，同样的产品和服务，从企业和消费者的角度看会有极大的不同。“内行人看门道，外行人看热闹”：老板是内行人，他们看产品，主要看材质和工艺，消费者是外行人，他们看到的更多是产品的外观和包装；内行人的工作都围绕着自己的产品，即使在生活中，他们也至少有1/3的时间在关注产品和所处的行业，而对外人而言，产品只是他们生活中极小的一部分，在决定购买的一瞬间，产品的所有相关信息都只是在头脑中一掠而过，他们还要立即做出判断。
      当然对于新能源市场来说，此老板和此客户的现象也同样存在的。
      那么在这种现象下，工程师选错材料的可能性还是比较大的，尤其是对于新锐的热管理工程师们，虽然工程师们会去做热仿真实验，但是热管理方案和想象中的，理想状态下的情况还是有很多差异的地方。其中还涉及到很多问题，比如施工工艺、实际上路环境、产品批量一致性、可靠性保证、实际测试方法的不一致、数据的真实性……这些都需要去仔细评估验证，综合考量。
      新能源汽车动力电池热管理方案中工程师对导热片物性和化性所了解的那些个坑，我们来简单介绍一下：
      (一)热界面材料的形态的坑
      1、散热膏︰它的流动性使其与其它界面密接，而且形成的热界面层还具有可返修性。在经历一定时间后，硅油性能可能发生退化、析出或干透，这些都会使使硅脂热界面材料系统的导热性能受到很大的影响。
      2、相变材料：在热应用中经历了从固态到半固态的转变。相变材料具有几个优点，包括与接合面的密接性和不凝固性等，以降低芯片及结合应力，使其避免芯片破裂或脱层，可重工，可重复使用。
      3、有机硅导热片︰高强度、表面硬化处理导热片-可受复杂加工成型，如冲孔或受高压不易受裂或变形。高柔软性、压缩量导热片-可大量压缩，与高低不平表面紧密贴合， 有耐震的效果。高黏贴性导热片-不需扣具。
      早期汽车电池模组是用散热膏或者是叫灌封胶的来解决热的问题，因为那个成本低呀。但是问题来啦，这个东西可靠度没有保证呀，还会挥发，咱买辆车起码要用个3-5年吧，这核心零部件可靠性都没有保证，谁还敢用？（话说咱大众人民并不知道车厂用的啥材料，但是作为专业人士，咱觉得这个还是有必要聊聊的，万一工程师用错了材料，重则导致爆炸事件，这可不是闹着玩的）如果是一定要选择膏状的，就需要用导热凝胶，高低温冲击1000个小时，可靠度测试10年的寿命保障，或者是双剂液态导热垫片XK-S30，会固化的垫片（详细资料可以咨询GLPOLY）。至于相变材料，虽然也生产，但是真是不建议用在新能源汽车上面，不要问我为啥？我只能告诉你——环境要求超高，各位看官无法根据现有的成本进行控制。说到最后，还是很赞成用有机硅导热垫片的，一个是成本低，二个是装配方便，三个是压缩性能好，四个是绝缘导热好管控。（详细资料可以咨询GLPOLY XK-P20动力电池导热硅胶片）
      (二)导热片物理性质的坑

      以下用一张图搞定，工程师这下可以看明白了，简单明了！！！

      所以拜托各位，在设计的时候，不要设计硬度超低的然后又要求抗拉强度超好，导热系数超高的啦，这三者请原谅我没有这个能力同时满足呀……除非内置一层玻纤，但是问题又来了，内置玻纤压缩没有这么好呀……世事古难全呀，焉能不负如来不负卿呢？？？
      (三)导热片电性性质的坑
      （1）介质常数/诱电率(dielectric constant)
在单位体积可以储存最大能量，称介电容量。将绝缘材料与真空的介电容量相比，称之为介电常数。介电常数越低，绝缘性越好。
      （2）诱导损失系数(tanδ)
      对高频（High  Frequency）讯号欲从板面往空中飞出而言，板材tanδ要愈低愈好，否则将对射频（RF）的通讯（信）产品具有不良影响。
      一般而言极性聚合体有高介电常数，材料损失能量越大，所以非极性聚 合体介电常数低适合高周波,反之适合低周波。
      （3）体积电阻/电阻系数Specific resistance (ohm.cm) 
      体积电阻越大，带电量越高，电绝缘性越好。
      （4）介电崩溃电压/耐电压Dielectric breakdown
      指一绝缘物在失去绝缘性前所能容忍最大电压。
      （5）介质强度/抗电强度Dielectric strength(volt/cm)
      此电压对材料的厚度比。
      以上5点是很多工程师想了解但却不了解的，通过简单的介绍，相信能给广大热管理工程师带来很多干货，那就好好记下吧，下次不能在掉进导热片电性质的坑里了哦。如果你想要找高绝缘同时又要求高导热系数的导热片，可以先看看对方TDS上面的介电常数和或者是体积电阻率，有可能对方的材料告诉你导热系数很高，但是他可能里面加了石墨，或者金属粉，那就会导致导电了，这样在对比这两个参数的时候，你就能简单的判断了。（透露一个小知识，目前国内市场导热系数最多做到＜4w/m.k,因为国内原材料的问题导致做不高。当然GLPOLY不一样，GLPOLY最高做到7.9W/M.K,因为GLPOLY 高导的导热硅胶片原材料是从日本denka进口的，跟贝格斯、富士等国际一线品牌一样的原材料供应商）
      (四)导热片热性性质的坑

      热量传递的三种基本模式是︰对流，辐射、传导

      对流是流体与气体的主要传热模式，对固态与多孔材料传热不起重要作用。辐射和传导都可以用导热片来实现。
      (五)选择正确的热界面材料的坑
      不同组件一但插入了TIM，要有效提升导热性，将降低热阻抗可以采用下列方法：
      (A)增加界面材料及导热片的热传导系数(k)
      (B)增加润湿性或结合强度以降低界面热阻抗

      (C)接口传递所需的距离，接口厚度（bond line thickness, BLT）

      亲爱的工程师，如果不是专门为了只起减震缓冲的作用，请尽量不要将导热片设计的这么厚哦，记得2017年6月份的时候给某个整车客户做过33mm、27mm、21mm厚度的导热片，堪称GLPOLY史上最厚导热硅胶片，但是这样做下来实际导热效果会大打折扣。厚度建议根据实际间隙来设计，目前CATL的电池包大多数都是1mm-2.5mm的厚度,其中1mm的占比最多。
      (六)热性质实测差异性的坑
      测量热阻与热阻抗重要的几项因素:
      (1)材料的硬度  
      (2)测量的时间
      (3)测量的厚度样品 
      (4)测量的压力
      热性质实测差异性还是比较大的，可以详细参考右侧的曲线图。导热硅胶片采购关注的比较多的是导热系数，但是由于导热硅胶片是一个功能性的材料，导热系数只是能更直观的体现导热片的一个热传导性能，真正起影响作用的是热阻抗。如果说一个导热硅胶片的TDS标注的导热系数非常高，但是同时标注的热阻抗也是非常高，那么这个导热硅胶片实际整体下来的效果也是会不太乐观、不太理想的。
      虽然导热硅胶片表面看起来就是一块小小的普通硅胶，但是里面蕴含的物理知识以及化学知识是不容小觑的。导热硅胶片是属于高分子复合材料，而国家现在正是特别稀缺这方面的专业人才，GLPOLY研发团队能够十年如一日的孜孜不倦的研究这个课题，把导热材料不断做到极致，这是一种非常难能可贵的精神，值得这个行业的所有同胞肃然起敬！
      GLPOLY这18年,一路走来，经历过一个个辛酸苦辣，见识过各种各样的坑，从一个懵懂稚嫩的孩童成长为沉稳矫健的青年，从弱不禁风小苗成长为根深蒂固的大树，都离不开广大客户的支持和鞭策。
      在这里小编想说：感谢广大客户的支持，也感谢GLPOLY这个逐步走向国际化的舞台。