導熱膠
關注創建者：熱管理博覽會 創建時間：2023-08-07
導熱膠的視頻教程
* starccm+制動盤旋轉-冷卻仿真（主體更新完成）
（4）電池包熱阻模型（約2小時） （5）電池溫差介紹及溫差預測方法（約3小時） （6）電池包1D熱仿真模型（約1小時） （7）電池包熱管理控制策略（約1小時） （8）電池包RCT模型（約1.5小時） （9）電池包DFEMA介紹（約1.5小時） （10）電池包及熱管理系統設計（約5小時） （11）電池包3D熱仿真（約3小時） （12）電池包熱測試及注意事項（約2小時） （13）導熱膠涂膠若干方案設計及工藝介紹
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導熱膠的實例教程
這也對電池所需材料提出了更高的要求，導熱膠作為電池系統高集成度的重要材料，越來越受到行業的關注。
導熱膠是一種具有導熱性能的粘合劑，其主要作用是在電子設備和散熱器之間提供熱能的傳導和散熱。導熱膠通常由高導熱材料（如硅膠）和填充物（如金屬粉末）混合而成，具有良好的導熱性能和粘附性能，主要用于改善電池的散熱性能，提高電池的安全性和壽命。以下是導熱膠在鋰電池中的幾個應用方面：
1. 電池包裝：在鋰電池的包裝過程中，導熱膠可以用于電池的正負極片和電解液之間的接觸面，以提高熱能的傳導效率，減少溫度升高和熱量積聚，防止電池過熱。
2. 電池散熱：在高功率應用中，鋰電池會產生大量的熱量，導致溫度升高，影響電池的性能和壽命。導熱膠可以用于電池的散熱部分，提高熱能的傳導效率，加速熱量的散發，降低電池的溫度。
3. 電池連接：在鋰電池組裝過程中，導熱膠可以用于電池之間的連接，以提高電池組件之間的接觸面積，增加熱能的傳導效率，均衡溫度分布，減少熱點的產生。
4. 電池管理系統：導熱膠還可以在電池管理系統中使用，用于散熱器和電池管理芯片之間的接觸面，以提高熱能的傳導效率，保護電池管理芯片的穩定性和壽命。
在使用導熱膠時，需要根據具體的應用需求選擇合適的導熱膠，考慮導熱性能、粘附性能、耐溫性能等因素。此外，還需要注意導熱膠的涂覆均勻性、涂覆厚度的控制，避免空氣泡的產生，以確保導熱膠的有效使用效果。當前，研發生產動力電池導熱膠的企業眾多，以下列舉部分企業，排序不分先后。
01
明尼蘇達礦業及機械制造公司
作為一家世界知名的多元化科技創新企業，3M的產品和技術早已深深地融入人們的生活。
展開 灌封膠材料主要有，環氧樹脂灌封膠：單組份環氧樹脂灌封膠、雙組份環氧樹脂灌封膠；硅橡膠灌封膠：室溫硫化硅橡膠、雙組份加成形硅橡膠灌封膠、雙組份縮合型硅橡膠灌封膠；聚氨酯灌封膠：雙組份聚氨酯灌封膠。
輕量化趨勢下，發泡膠相較于灌封膠質量更小、抗震和隔熱效果更好，逐步替代灌封膠在動力電池中的應用，灌封膠需求遞減。
三種化學體系的灌封膠性能對比。來源：博詹咨詢，中信證券
導熱膠主要用于完成電芯與電芯之間，以及電芯與液冷管之間的熱傳導，使用形式包括墊片、灌封、填充等。
導熱膠主要由樹脂基體（環氧樹脂、有機硅和聚氨酯等）和導熱填料（提高導熱性，有氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)以及氮化硅（Si3N4）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鎂（MgO）、氧化鋅（ZnO）等）組成）。
液冷模式下，導熱膠有重要的輔助作用。導熱系數越高的導熱膠對降低電池的溫升和溫差越明顯，電池溫度分布也越均衡。由于動力電池電芯的最佳工作溫度一般為20-40℃之間，導熱膠的熱量傳導可以有效降低電芯溫度和電芯間的溫差，對于維護電池熱管理系統的正常運行具有非常顯著的效用。
膠帶：結構固定與電氣絕緣，關注膠粘劑和基材性能。常用的膠粘劑有丙烯酸酯膠粘劑、橡膠膠粘劑等；基材有BOPP、PI、PET等。
膠粘劑：丙烯酸酯膠粘劑具有良好的抗老化性和耐候性、較高的耐溫性和良好的熱穩定性，對極性表面有著良好的粘接性，起始剝離強度較低等；橡膠膠粘劑在高溫下有更高的抗剪切力、良好的初粘力，但抗老化性、抗溶劑性較差。
對于基材，耐溫性能：PI基材＞PET基材＞BOPP基材，基材成本：BOPP基材＞PET基材＞PI基材。
在動力電池中應用的膠帶概覽。
展開 灌封膠材料主要有，環氧樹脂灌封膠：單組份環氧樹脂灌封膠、雙組份環氧樹脂灌封膠；硅橡膠灌封膠：室溫硫化硅橡膠、雙組份加成形硅橡膠灌封膠、雙組份縮合型硅橡膠灌封膠；聚氨酯灌封膠：雙組份聚氨酯灌封膠。
輕量化趨勢下，發泡膠相較于灌封膠質量更小、抗震和隔熱效果更好，逐步替代灌封膠在動力電池中的應用，灌封膠需求遞減。
三種化學體系的灌封膠性能對比。來源：博詹咨詢，中信證券
導熱膠主要用于完成電芯與電芯之間，以及電芯與液冷管之間的熱傳導，使用形式包括墊片、灌封、填充等。
導熱膠主要由樹脂基體（環氧樹脂、有機硅和聚氨酯等）和導熱填料（提高導熱性，有氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)以及氮化硅（Si3N4）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鎂（MgO）、氧化鋅（ZnO）等）組成）。
液冷模式下，導熱膠有重要的輔助作用。導熱系數越高的導熱膠對降低電池的溫升和溫差越明顯，電池溫度分布也越均衡。由于動力電池電芯的最佳工作溫度一般為20-40℃之間，導熱膠的熱量傳導可以有效降低電芯溫度和電芯間的溫差，對于維護電池熱管理系統的正常運行具有非常顯著的效用。
膠帶：結構固定與電氣絕緣，關注膠粘劑和基材性能。常用的膠粘劑有丙烯酸酯膠粘劑、橡膠膠粘劑等；基材有BOPP、PI、PET等。
膠粘劑：丙烯酸酯膠粘劑具有良好的抗老化性和耐候性、較高的耐溫性和良好的熱穩定性，對極性表面有著良好的粘接性，起始剝離強度較低等；橡膠膠粘劑在高溫下有更高的抗剪切力、良好的初粘力，但抗老化性、抗溶劑性較差。
對于基材，耐溫性能：PI基材＞PET基材＞BOPP基材，基材成本：BOPP基材＞PET基材＞PI基材。
在動力電池中應用的膠帶概覽。
展開 其缺點是需固化處理，熱傳導性沒有導熱膏好，且粘結力也不及導熱膠強。不過整體的熱阻抗表現與導熱膏十分接近。
5.導熱粘膠(導熱雙面膠 Conductive Adhesive)
導熱粘膠是發展較早的產品，其組成主要是環氧樹脂及導熱填充料。一般是先做成大面積的雙面膠帶，再裁切成需要的尺寸。其最大好處是使用方便，可直接粘貼在發熱元件或散熱元件上，在生產線實現安裝自動化容易，而使用時不會產生像流體溢出及移動情形。缺點是其熱傳導率不高(<1W/m.K)，使用時的扣合壓力較大，接合厚度較厚，熱阻比其他熱界面材料高。此外，環氧樹脂固化后具有較高的彈性模數，易導致熱膨脹系數不匹配而衍生熱應力問題。為了改善這些缺點，就有了相變型導熱膠的發展及產品問世。
6.導熱帶( Thermal Tapes)
導熱帶的開發主要是為用作Heat Sink貼合材料。其主要目的是取消外力夾合裝置，降低設備成本。導熱帶主要是將添加導熱粉體(如Ag等)的感壓型粘膠涂在支撐材料(如聚亞酰胺薄膜、玻璃布或鋁箔等)上所構成。其熱界面阻值大約在1.0-4.0 K·cm^2/ W 左右(與元件表面的平整度有關)。導熱帶的使用非常方便，和一般膠布的貼合方式相同。一般而言，在熱管理組裝技術方面將導熱帶當作散熱材料，主要是因為其具有粘膠特性，其次才是其散熱功能。導熱帶只能應用在具有一定平整度的界面上，因此不適合用在 Overmolded BGA(具有凹陷表面)熱管理組裝技術上。
7.焊料(Solder)
在芯片封裝中，焊料是最重要的界面導熱材料。焊料是熱界面材料另外一個值得注意的選擇對象，其金屬界面熱阻值低于0.05 K·cm^2/ W 。
展開 為了將電池產生
的熱量傳遞至電池包的降溫系統中，需要用導熱材
料。電池包中電池組裝結構緊湊，電池之間的空隙
小，需要導熱材料在固化前具有優異的流動性，從
而填滿電池的空隙。另外，在汽車行駛過程中，電
池包難免會受到震動，因此導熱材料需要具有優異
的粘接性能和減震性
。
導熱灌封膠是目前新能源電動汽車應用較為
廣泛的一種熱管理材料。導熱灌封膠主要可以分
為環氧導熱灌封膠、聚氨酯導熱灌封膠和有機硅導
熱灌封膠三大類。環氧導熱灌封膠韌性差、易開
裂、不耐冷熱沖擊，有機硅導熱灌封膠硬度低、粘接
強度低，而聚氨酯灌封膠具有軟硬度可調、粘接強
度適中、高彈性、高抗沖擊性、高耐磨性和優異的耐
低溫性能等特點，因此聚氨酯導熱灌封膠在新能源
電池中的使用越來越廣泛。
雙組分聚氨酯導熱灌封膠在固化前兩個組分為具有良好流動性的液體，在施工過程中兩個組分按一定的配比混合即可灌封，通過調節催化劑的用量可以方便地控制可操作時間和固化時間。雙組分聚氨酯導熱灌封膠固化后具有阻燃性、吸震性、耐低溫性，對電池殼體材料的粘接性也很好。目前關于多元醇、異氰酸酯、催化劑、導熱填料以及氣泡等對雙組分聚氨酯灌封膠性能影響的論文早有報道，但是關于聚氨酯導熱灌封膠在新能源電池灌封應用方面的研究卻較少。
展開 
導熱膠的最新內容
多維物理與熱物性表征： 依托物理機械性能與化學性能實驗室，可高精度測定浸沒式液冷液、導熱結構膠等熱管理介質的導熱系數、流變粘度、比熱容及高低溫物理穩定性。
2. 系統環境可靠性與安全性評價： 通過環境可靠性實驗室，提供嚴苛的電導率生命周期管控閾值測試（如新國標推薦的≤300 μS/cm），并能夠執行冷卻液與電池包內部橡膠、塑料密封件在80°C及以上環境中的長期相容性老化評估。
導熱硅膠，絕緣套管、散熱硅膠、磁性材料等；
電源相關軟件類：監控系統、輔助設計軟件、電源綜合解決方案、電源測試服務、安規認證及其他電源管理相關軟件等，電源安裝工程及用具等；
成套輸配電類：高壓開關柜、低壓開關柜、充氣柜、環網柜、開閉所、箱式變電站、直流電源柜等；
高壓電氣類：戶內外真空斷路器、負荷開關、隔離開關、避雷器、防雷器、高壓容電器、接地開關、變壓器、高壓繼電器、高壓互感器、指示燈
、導熱墊/碳纖維導熱墊、聚合物基復合導熱材料，液態金屬，導熱灌封膠等
陶瓷基板：氧化鋁 (Al2O3)、氮化鋁 (AlN)、氮化硅(Si3N4 )、氧化鈹 (BeO)；碳化硅 (SiC)、氮化硼 (BN) 等
熱沉材料：金屬/合金(半固態壓鑄件)；金剛石/銅、金剛石/鋁等復合材料，石墨/銅、石墨/鋁等復合材料，金屬基復合材料
導熱高分子：導熱塑料（PPS、PA6/PA66、PC、PP、
計算域精細涵蓋了從電芯、母排、正負極等核心部件，到導熱膠、電池包外殼等輔助結構的固體區域，以及負責熱量傳遞的液體冷卻通道流體域。
在網格劃分這一關鍵環節，VirtualFlow 采用先進的笛卡爾網格技術，通過簡單設定流體域尺寸和加密區域，即可實現網格的自動化生成，極大地提高了建模效率。
CPU 1和CPU 2與封蓋直接接觸，但實際會在表面涂敷導熱硅膠，為考慮導熱膠影響，在耦合面上添加面接觸熱阻，使計算更準確。
5.計算結果分析
5.1 計算分析設置
計算迭代的殘差收斂標準設置為1e-3。創建對發熱工件CPU1的溫度監測，作為隨著計算迭代更新的監測值，輔助判斷計算的收斂情況。
模組內部各部件的溫差控制在40K以內，此外由于導熱膠的導熱作用較強，其溫度與相鄰的電芯溫度基本一致。</p><p>下圖為冷板內部流體域的溫度和速度云圖，從圖中可以看出，水通過冷板與電芯進行了換熱后，從入口流到出口的過程中其溫度呈上升趨勢。
來源 | 中科潤資公眾號
近日，中科潤資通過前驅體金屬氧化物注入、控制濕凝膠介孔成型， 并調整纖維載體成分和直徑比例分布，優化惰性氣體置換條件等技術措施，成功將硅系纖維氣凝膠復合材料在高溫段（500℃）的導熱系數降低至0.044w/m·k（穩態熱防護板法 GB/T 10294-2008，ASTM C177-19），并滿足在1300℃時長效穩定絕熱，達到世界領先水平
同時，雙向冷凍的CCNF/碳氣凝膠的導熱系數也低至0.0308 W/(mK)；煅燒后增大至0.0388 W/(mK)。CCNF基質中分散的線性碳材料CF和碳納米管導致了CCNF/納米碳氣凝膠的熱電、焦耳加熱和光熱性能，煅燒也促進了這些性能。
500mm涵道風扇、直徑100mm槳轂為例，轉速7000r/min時表面流速可達20m/s以上）；2）綜合散熱翅片對力效和散熱效率的影響，在槳轂表面設計散熱翅片，并對槳轂表面翅片進行結構優化，提高風冷散熱效率；3）對于電機繞組外殼大面積散熱，主要依靠風冷散熱，需在電機設計選用耐受溫度較高的永磁材料（目前一般采用釹鐵硼永磁材料，釤鈷永磁材料溫度極限更高，但以磁能積下降為代價，且成本較高
）、高導熱的灌封膠和槳轂材料
丸和利用陶瓷基板技術開發出的氮化鋁高導熱填料，用于導熱膠，導熱墊片等導熱材料（TIM）產品，以及金屬基板涂層，半導體封裝等領域。
04
日本昭和電工
昭和電工株式會社（Showa Denko）是世界著名的綜合性集團企業，生產的產品涉及到石油，化學，無機，鋁金屬，電子信息等多種領域。
