導熱結(jié)構膠在動力電池組中的作用：從散熱到安全的全維度守護航

新能源汽車是未來汽車發(fā)展的重要方向，動力電池組作為新能源汽車的動力來源，其性能的穩(wěn)定直接影響車輛的駕駛狀態(tài)，而在其制作過程中，電芯之間的固定離不開導熱結(jié)構膠這一重要材料。

隨著新能源汽車的飛速發(fā)展，動力電池組已成為電動汽車的“心臟”，而導熱結(jié)構膠則是保障這顆心臟高效、安全運轉(zhuǎn)的“生命線”。從寧德時代的CTP技術到比亞迪的刀片電池，導熱結(jié)構膠的應用貫穿于電池組設計、生產(chǎn)、運行的每一個環(huán)節(jié)。它不僅承擔著散熱、固定、抗震等基礎功能，更在電池安全、輕量化、智能化等前沿領域發(fā)揮著關鍵作用。

動力電池組工作時，電芯溫度每升高10℃，壽命衰減速度翻倍，而局部溫差超過5℃即可引發(fā)性能雪崩。

動力電池組工作時產(chǎn)生的過多熱量，如不及時散熱，可能造成電池組起火、爆炸等風險。而導熱結(jié)構膠作為熱傳導介質(zhì)，能高效的轉(zhuǎn)移出電池組內(nèi)部的熱量，保障電池組穩(wěn)定運行，從而增強電池組的使用壽命和穩(wěn)定性。

并且電池組由多個電池串并聯(lián)組成，導熱結(jié)構膠的高熱傳導性能，能提升電池組的整體散熱效率和傳熱速度，使用導熱結(jié)構膠不僅可保證電芯之間的導熱粘接，而且還確保了電芯與電芯熱量的傳遞，保障電芯之間的均溫性，避免因局部電芯溫度過熱導致整個電池的異常，幫助大規(guī)模機械化生產(chǎn)作業(yè)更順利。

導熱結(jié)構膠通過以下機制實現(xiàn)精準控溫：

• 熱量傳導：填充電芯與液冷板、電芯之間的空隙，形成高效導熱路徑。例如，寧德時代采用導熱系數(shù)1.5W/(m·K)的聚氨酯膠，使模組溫升降低5℃，溫差控制在2℃以內(nèi)。

• 均溫性優(yōu)化：通過膠體內(nèi)部的導熱填料（如氧化鋁、氮化硼）分布設計，均衡熱量分布。實驗顯示，使用雙面導熱膠的圓柱電池，局部過熱風險降低70%。

• 熱失控預防：在電池異常發(fā)熱初期，高導熱膠可快速將熱量導出至散熱系統(tǒng)，為BMS爭取30分鐘以上的預警時間。

結(jié)構支撐：從“松散組裝”到“一體化加固”

傳統(tǒng)模組依賴螺栓和支架，而CTP/CTC技術通過導熱結(jié)構膠實現(xiàn)“以膠代焊”：

• 抗振抗震：膠體柔韌性（斷裂伸長率≥50%）可吸收80%以上的機械振動能量。例如，陶氏VORATRON MA 8200S系列膠的存儲模量低至5MPa，在10萬次振動測試后粘接強度仍保持90%以上。

• 輕量化設計：相比金屬連接件，膠粘劑減重可達30%。上汽“魔方”電池通過全膠接方案，實現(xiàn)系統(tǒng)能量密度提升15%。

• 界面應力緩沖：膠體不對稱粘結(jié)性能緩解不同材料（如鋁殼與復合材料）的熱膨脹差異，防止界面開裂。
• 裝載于汽車上的動力電池PACK ，在行駛過程難免會受到?jīng)_擊與振動，因此電芯之間的固定粘接，要承受擠壓、剝離、彎曲和疲勞等各種力的考驗，粘接可靠性不僅取決于粘接強度，在受到?jīng)_擊振動時，粘接膠層的柔韌性也很重要。而導熱結(jié)構膠是高強度、耐高溫、導熱性能強的材料，可以有效保護動力電池組的電芯和電池包。并且憑借導熱結(jié)構膠可承受高溫、降低溫度差的特點，能起到保護電芯與電極不發(fā)生自燃或熔融，增強電池組穩(wěn)定性與可靠性的作用。

三、改善電池組的密封性

安全防護：從被動防御到主動阻燃

導熱結(jié)構膠在電池安全中扮演著“最后防線”角色：

• 電氣絕緣：體積電阻率＞1×101?Ω·cm，有效防止電芯間短路。例如，有機硅膠的耐電壓強度達14kV/mm，遠超行業(yè)標準。

• 防火阻燃：添加氫氧化鎂等阻燃劑，膠體可通過UL94 V-0認證。金菱通達XK-CD12L膠更能在1200℃高溫下瞬間陶瓷化，形成防火屏障。

• 密封防護：IP67級防水防塵性能，抵御鹽霧、濕熱等惡劣環(huán)境。

為保障電池組的長期穩(wěn)定性，通常需要保證電池組內(nèi)部的密封性。導熱結(jié)構膠可通過構成高強度密封層，阻止電池組內(nèi)部的氣體和水分外侵，起到填充電池組內(nèi)部的空隙和裂縫的作用，進而保證電池組內(nèi)部的環(huán)境穩(wěn)定。

四、提升電池組的耐久性

導熱結(jié)構膠作為汽車動力電池材料的一部分，具備優(yōu)良的阻燃性、耐熱、耐寒性能，在不同溫度與氣候條件下都能作用，并且可以在多種復雜環(huán)境下保持正常性能與壽命周期，同時起到延長電池組使用壽命的作用。

綜上所述，導熱結(jié)構膠起著兩大類重要作用，

第一類就是以結(jié)構粘接為主，兼顧一定的導熱作用；

第二類就是以導熱粘接為主，膠粘劑應用的目的是將電芯工作時產(chǎn)生的熱量導出到外部的散熱部件，實現(xiàn)熱管理的部分功能作用，兼顧結(jié)構粘接要求，可以起到保護電池組、提高傳熱效率、改善密封性和提高耐久性的作用;

二、材料技術創(chuàng)新：從基礎粘接到功能集成

材料類型

導熱系數(shù)(W/m·K)

粘接強度(MPa)

耐溫范圍(℃)

典型應用場景

環(huán)氧樹脂膠

0.5-5.0

15-20

-40~120

高電壓模組灌封

有機硅膠

0.5-3.0

3-5

-50~200

軟包電池柔性連接

聚氨酯膠

0.2-1.5

10-15

-40~150

CTP模組固定

陶瓷化膠

1.2-2.0

8-12

-50~1200

防火隔離層

• 高導熱填料：氮化硼（BN）填料導熱系數(shù)達300W/(m·K)，但成本是氧化鋁的5-8倍。部分企業(yè)采用混雜填料（Al?O?+石墨）實現(xiàn)性價比平衡。

• 生物基材料：陶氏VORATRON MA 8200S系列膠含30%生物基成分，碳足跡降低40%。

• 智能化膠體：集成溫度敏感變色材料或?qū)щ娏Ｗ樱瑢崿F(xiàn)膠層健康狀態(tài)自監(jiān)測。

• 圓柱電池底部固定：UV固化膠（3秒固化）用于4680電池焊點保護，抵抗2000次機械沖擊。

• 方形電芯側(cè)面粘接：丙烯酸膠（拉伸強度18MPa）實現(xiàn)電芯與模組殼體無縫貼合。

• 電芯間導熱填充：灌封硅膠（導熱系數(shù)2.5W/m·K）用于刀片電池，溫差控制在1.5℃以內(nèi)。

• 液冷板粘接：環(huán)氧導熱膠（5W/m·K）將熱量傳導效率提升50%。

• 電池包密封：聚氨酯發(fā)泡膠（壓縮回復率≥75%）實現(xiàn)1000次拆裝循環(huán)。

• 防火隔離層：陶瓷化膠在熱失控時膨脹形成10mm隔熱層，延緩火勢蔓延30分鐘。

問題

成因分析

解決方案

涂布氣泡

基材表面粗糙度＞2μm

真空脫泡（0.8MPa，5分鐘）

固化不均勻

溫度波動＞±5℃

紅外梯度加熱（40℃→80℃，30分鐘）

界面脫粘

基材表面能＜35mN/m

等離子處理（功率500W，時間30s）

• SPC過程監(jiān)控：對涂布厚度（±0.1mm）、粘度（5000±500mPa·s）等參數(shù)實時統(tǒng)計，Cpk≥1.33。

• 加速老化測試：雙85測試（85℃/85%RH）1000小時后，粘接強度衰減率＜10%。

從最初的輔助材料到如今的安全核心組件，導熱結(jié)構膠的進化史映射著動力電池技術的革新軌跡。隨著固態(tài)電池、4680大圓柱電池等新形態(tài)的涌現(xiàn)，導熱結(jié)構膠將向更高導熱、更強智能、更優(yōu)環(huán)保的方向持續(xù)突破?？梢灶A見，這個看似微小的材料，將繼續(xù)在新能源汽車的星辰大海中，書寫“四兩撥千斤”的傳奇。

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