導(dǎo)熱膠在動力電池的應(yīng)用

       動力電池導(dǎo)熱膠的技術(shù)要求

動力電池導(dǎo)熱膠在應(yīng)用中需要滿足一系列技術(shù)要求，以確保其在提高電池散熱效果、降低溫度梯度、增加電池壽命等方面的有效性。以下是一些常見的技術(shù)要求：

1）導(dǎo)熱系數(shù)。導(dǎo)熱膠具有高導(dǎo)熱性能，能夠有效傳導(dǎo)電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。通常，導(dǎo)熱性能以導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率）來衡量，要求具有較高的數(shù)值，以確保高效的熱傳導(dǎo)。

2）溫度穩(wěn)定性。導(dǎo)熱膠需要在廣泛的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的性能，特別是在電池工作溫度范圍內(nèi)。此外，它應(yīng)該具有良好的耐高溫性能，以防止在高溫環(huán)境下失效。

3）粘附性和填充性。導(dǎo)熱膠需要具有良好的粘附性，能夠牢固地附著在電池模塊的表面，并填充微觀間隙，確保熱量傳導(dǎo)的均勻性。

4）機(jī)械性能。導(dǎo)熱膠需要具備一定的機(jī)械強(qiáng)度和彈性，以應(yīng)對電池模塊可能的振動、壓力和變形，這有助于保持導(dǎo)熱膠的穩(wěn)定性和可靠性。

5）耐老化性能。電池系統(tǒng)具有較長的使用壽命，因此導(dǎo)熱膠需要具有良好的耐老化性能，不易發(fā)生硬化、分解或失效。

6）環(huán)保與可持續(xù)性。導(dǎo)熱膠的材料應(yīng)當(dāng)符合環(huán)保要求，并且在生產(chǎn)和使用過程中盡量減少對環(huán)境的影響?？沙掷m(xù)性考慮也越來越重要，包括材料的可回收性和可再利用性。表1為某款動力電池導(dǎo)熱膠的技術(shù)要求示例。

以上這些指標(biāo)綜合考慮了電池在不同工作條件下的熱管理需求，應(yīng)用時(shí)候需綜合考慮以達(dá)到最佳的熱管理效果。目前國內(nèi)動力電池行業(yè)大多采用了“液冷”的方式（箱體內(nèi)液冷板+導(dǎo)熱材料，熱傳導(dǎo)路徑：模組－導(dǎo)熱膠－液冷板），如圖1 所示，模組和電池包內(nèi)液冷系統(tǒng)之間通過導(dǎo)熱膠達(dá)到熱傳遞的形式，當(dāng)動力電池需要散熱時(shí)，冷液通過導(dǎo)熱材料將動力電池模組或電芯內(nèi)部熱量帶走；當(dāng)動力電池需要加熱時(shí)，冷卻液通過導(dǎo)熱材料將熱量傳遞給動力電池模組或電芯，這樣就提高了電池的熱管理效率。

導(dǎo)熱膠工藝常見應(yīng)用

關(guān)于導(dǎo)熱膠的工藝應(yīng)用，目前國內(nèi)大多數(shù)動力電池廠家選擇了導(dǎo)熱膠涂布機(jī)器人設(shè)備實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱材料的涂布，導(dǎo)熱膠涂布機(jī)器人是一種自動化設(shè)備，這類機(jī)器人通常具有高度的精確性和可編程性，配備自動噴涂或涂布頭，以確保導(dǎo)熱膠能夠均勻涂布在目標(biāo)表面上。具備高精度的運(yùn)動控制系統(tǒng)，通常包括多軸控制，以實(shí)現(xiàn)在三維空間中的復(fù)雜運(yùn)動以確保在整個(gè)涂布過程中保持準(zhǔn)確性。具備高度的可編程性，預(yù)先設(shè)定機(jī)器人的路徑、速度、涂布量等參數(shù)，以適應(yīng)不同的產(chǎn)品規(guī)格和設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。導(dǎo)熱膠涂布機(jī)器人的設(shè)計(jì)和性能取決于具體的生產(chǎn)需求和導(dǎo)熱膠的特性。這種機(jī)器人系統(tǒng)能夠提高生產(chǎn)效率、減少人工操作，并確保涂布的一致性和質(zhì)量，如圖2 所示。

導(dǎo)熱膠應(yīng)用過程的問題和挑戰(zhàn)

導(dǎo)熱膠應(yīng)用過程中包括各種問題，影響涂布質(zhì)量和動力電池的熱管理，從而影響電池性能、電池的容量衰減，降低電池壽命和安全性能，以下是常見的可以導(dǎo)致導(dǎo)熱膠應(yīng)用的問題挑戰(zhàn)和原因分析。

1）氣泡和空隙。涂布過程中導(dǎo)熱膠表面出現(xiàn)氣泡或空隙，影響導(dǎo)熱性能。導(dǎo)熱膠產(chǎn)生氣泡和空隙可能的原因有：箱體液冷板表面不良，平面度不合格；導(dǎo)熱膠涂布不均勻?qū)е?；?dǎo)熱膠粘度問題。

2）涂布不均勻。導(dǎo)熱膠在表面涂布不均勻，導(dǎo)致熱傳導(dǎo)不均勻。導(dǎo)熱膠涂布不均勻可能的原因有：導(dǎo)熱膠涂布設(shè)備問題；導(dǎo)熱膠粘度問題。

3）涂布過厚或過薄。導(dǎo)熱膠涂布層厚度不符合設(shè)計(jì)規(guī)范，涂布過厚或者薄可能的原因有：導(dǎo)熱膠涂布設(shè)備參數(shù)設(shè)置不正確，導(dǎo)致涂布量過大或過??；導(dǎo)熱膠的粘度或流動性問題。

4）附著性不足。導(dǎo)熱膠未能牢固地附著在表面上，可能的原因有：導(dǎo)熱膠涂布表面未經(jīng)適當(dāng)處理，存在油脂或異物；導(dǎo)熱膠的附著性能不符合要求。

5）固化問題。導(dǎo)熱膠在涂布后未能有效固化，可能的原因有：導(dǎo)熱膠固化時(shí)間或溫度設(shè)置不正確；導(dǎo)熱膠的成分或配比問題。

6）顏色變化或分離。導(dǎo)熱膠在涂布后出現(xiàn)顏色變化或分層，可能的原因有：導(dǎo)熱膠的材料質(zhì)量問題；導(dǎo)熱膠的不同批次的混合使用引起的問題。

7）粘度問題。導(dǎo)熱膠的粘度不穩(wěn)定，導(dǎo)致涂布困難或不均勻，可能的原因有：導(dǎo)熱膠成分?jǐn)嚢璨痪鶆?；?dǎo)熱膠的涂布環(huán)境溫度波動引起的粘度變化。

了解以上導(dǎo)熱膠在應(yīng)用中常見的失效模式和原因分析，以便及時(shí)采取糾正措施，確保產(chǎn)品的一致性和性能符合要求。質(zhì)量控制、統(tǒng)計(jì)過程控制 （Statistical Process Control, SPC）監(jiān)控以及定期的設(shè)備維護(hù)都是預(yù)防這些失效模式的重要手段。

導(dǎo)熱膠應(yīng)用建議和質(zhì)量管控

1. 導(dǎo)熱膠應(yīng)用建議

導(dǎo)熱膠的涂布是關(guān)鍵步驟，它確保在電池組件內(nèi)部或電池模塊之間的表面涂覆均勻，以實(shí)現(xiàn)最佳的熱傳導(dǎo)效果。以下是關(guān)于導(dǎo)熱膠涂布的一些建議和步驟。

1）準(zhǔn)備工作。在涂布之前，確保工作環(huán)境干凈，沒有灰塵或雜質(zhì)，以防止它們附著在導(dǎo)熱膠表面。清潔待涂覆的表面，以確保膠能夠良好地附著。

2）材料準(zhǔn)備。將導(dǎo)熱膠攪拌均勻，確保其中的導(dǎo)熱填料分布均勻。根據(jù)制造商提供的說明，可能需要在特定的溫度下儲存和攪拌導(dǎo)熱膠。

3）選擇涂布方法。選擇適當(dāng)?shù)耐坎挤椒?，具體選擇取決于制造流程和涂布面積的大小。

4）均勻涂布。確保導(dǎo)熱膠均勻涂布在需要散熱的表面上。均勻的涂布有助于避免熱傳導(dǎo)不均和熱點(diǎn)的形成?？刂仆坎剂恳源_保膠層不會太厚或太薄，最佳涂布量可能需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)規(guī)范來調(diào)整。

5）防止氣泡和空隙。在涂布過程中要小心防止氣泡或空隙的形成，這可能會降低導(dǎo)熱膠的導(dǎo)熱性能。

6）干燥和固化。根據(jù)導(dǎo)熱膠制造商的建議，等待導(dǎo)熱膠干燥和固化。這通常需要一定的時(shí)間，確保導(dǎo)熱膠在實(shí)際使用中保持穩(wěn)定。

7）質(zhì)量控制。實(shí)施質(zhì)量控制步驟，例如檢查涂布的均勻性、檢測氣泡或空隙，以及確保涂布符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

8）設(shè)備清理。在涂布完成后，及時(shí)清理涂布設(shè)備，以防導(dǎo)熱膠在設(shè)備上固化，影響后續(xù)的生產(chǎn)步驟。

導(dǎo)熱膠的涂布過程需要仔細(xì)的控制，以確保最終產(chǎn)品能夠在電池系統(tǒng)中發(fā)揮預(yù)期的導(dǎo)熱性能。根據(jù)具體的制造流程和要求，可能需要采用不同的涂布技術(shù)和工藝參數(shù)。

2. 質(zhì)量管控手段

導(dǎo)熱膠實(shí)際應(yīng)用過程及時(shí)檢測并解決問題是確保導(dǎo)熱膠涂布質(zhì)量的關(guān)鍵，其中SPC 監(jiān)控是常用的質(zhì)量管控手段，SPC 是一種通過對生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和監(jiān)控，以確保過程保持在可控制的狀態(tài)的管理方法。在導(dǎo)熱膠涂布過程中，SPC 可以幫助實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制和生產(chǎn)優(yōu)化。以下是在導(dǎo)熱膠涂布過程中應(yīng)用SPC 管理的一些建議。

1）選擇關(guān)鍵參數(shù)。識別導(dǎo)熱膠涂布過程中的關(guān)鍵參數(shù)，例如涂布速度、涂布量、涂布厚度等。確保選擇的參數(shù)與產(chǎn)品規(guī)格和性能要求相關(guān)。

2）建立SPC 控制圖。對選定的關(guān)鍵參數(shù)建立SPC 控制圖，通常使用X-bar 圖、范圍圖、方差圖等。在控制圖上標(biāo)注上下控制限，以便及時(shí)檢測到任何異常。

3）采集數(shù)據(jù)。定期收集涂布過程中關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，避免人為誤差。

4）統(tǒng)計(jì)分析。對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。利用控制圖檢測任何異常模式或趨勢，以及超出控制限的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

5）設(shè)定報(bào)警閾值。設(shè)定SPC 控制圖上的報(bào)警閾值，當(dāng)參數(shù)超過這些閾值時(shí)觸發(fā)報(bào)警。確保報(bào)警閾值與產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量要求一致。

6）制定糾正措施。當(dāng)SPC 監(jiān)測到異常時(shí)，制定糾正措施以迅速調(diào)整涂布過程。確保制定的糾正措施是有效的，并記錄糾正措施的執(zhí)行過程。

7）員工培訓(xùn)。培訓(xùn)生產(chǎn)人員，使其了解SPC的基本原理和應(yīng)用，培養(yǎng)員工對異常情況的敏感性，鼓勵(lì)主動報(bào)告和解決問題。

8）持續(xù)改進(jìn)?；赟PC 的監(jiān)控結(jié)果，進(jìn)行持續(xù)的改進(jìn)。定期評估和更新SPC 的參數(shù)，以確保其與生產(chǎn)過程和產(chǎn)品要求的變化保持一致。

9）文檔記錄。記錄所有SPC 數(shù)據(jù)，包括異常事件、糾正措施和改進(jìn)措施。建立文件記錄系統(tǒng)，方便溯源和回顧。

10）審查和分析。定期審查SPC 數(shù)據(jù)，進(jìn)行趨勢分析和綜合分析，以預(yù)測未來可能出現(xiàn)的問題。利用SPC 數(shù)據(jù)為制定生產(chǎn)計(jì)劃和質(zhì)量目標(biāo)提供參考。

通過以上SPC 對導(dǎo)熱膠的應(yīng)用質(zhì)量管理，可以實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)熱膠涂布過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，幫助生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正潛在的問題，確保產(chǎn)品的一致性和質(zhì)量穩(wěn)定性。

3. SPC 應(yīng)用實(shí)例

下面以某動力電池導(dǎo)熱膠涂布重量的SPC 控制為例介紹一下SPC 應(yīng)用。首先，在產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)階段根據(jù)導(dǎo)熱膠技術(shù)定義出導(dǎo)熱膠的重量控制（膠量：（130±13）g/模組），評估識別導(dǎo)熱膠重量涂布的潛在風(fēng)險(xiǎn)和應(yīng)對手段定義在過程潛在失效模式與后果分析（Process Failure Mode and Effects Analysis, P-FMEA）和控制計(jì)劃，例如：導(dǎo)熱膠重量過大，重量不足的潛在失效模式，控制手段通過開班點(diǎn)檢設(shè)備參數(shù)和膠量的首檢檢驗(yàn)，生產(chǎn)過程中通過巡檢（頻度：1 次/2 h）對膠量稱重?cái)?shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)如表2 所示，進(jìn)行SPC 管控如圖3 所示。

結(jié)  論

本文闡述了導(dǎo)熱膠在動力電池行業(yè)的應(yīng)用，這些導(dǎo)熱材料在應(yīng)對電池運(yùn)行中的熱管理挑戰(zhàn)時(shí)，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，通過導(dǎo)熱膠的應(yīng)用，可以提高動力電池的整體性能、安全性和使用壽命。本文根據(jù)導(dǎo)熱膠的特性，分析了導(dǎo)熱膠應(yīng)用中常見問題和原因分析，從應(yīng)用過程中的建議和質(zhì)量管控手段進(jìn)行展開論述，為國內(nèi)動力電池行業(yè)的高能量密度的熱管理方向研究提供了借鑒意義，對于動力電池?zé)峁芾韺?dǎo)熱膠的應(yīng)用拋磚引玉。