浅谈电动汽车锂电池解决方案

电动汽车,是解决能源、环境、城市交通等问题的一个主流趋势,也是未来汽车产业发展的一个主要方向。
　

　　现状
　　当下,家用的混合动力汽车,纯电动汽车已在大地区投入使用;电动公共汽车、巡逻车、接待车、搬运车、摆渡车等,已经在各行业得到广泛普及。燃料电池汽车、生物能源汽车等洁净能源汽车已正在如火如荼的研发设计中,未来必将成为主流。
　　

　　政策
　　我国新能源汽车的发展前景无限开阔。近10年来,国务院不断加大对其资金的投入,包括对技术进步、技术改造专项基金、支持重点汽车生产企业等。各城市也在不断在政策、发展规划、基础设施建设,消费补贴,等环节积极参与新能源汽车的普及推广中。
　　格局
　　传统汽车产业链涉及一百多个产业,新能源汽车是在传统汽车产业链的基础上进行延伸。当前,多数国家将重点放在发展纯电动车上。上游主要增加了锂离子电池、电机及控制系统、汽车整车控制系统,下游则增加了充电设施、电池回收等产业。
　　核心
　　在纯电动汽车(EV)的成本构成中,电力驱动系统(包括动力电池系统和电机驱动系统),占比达到整车的50%以上。其中,锂电池是关键之一,故有“得锂者得天下”的呼声。
　　而胶粘剂是实现电力驱动系统稳定、高效、持久、安全工作的一个核心因素之一。
　　汽车动力电池的基本构成
　

　　汽车动力电池简介
　　目前主流的汽车动力电池是:三元锂和磷酸铁锂电池。三元锂电池具有能量密度高、低温性能好、可靠性高、寿命长、电池续航也更长等特点,但造价偏高;而磷酸铁锂电池成本低、便于汽车量产且电池易于回收,安全性较三元锂高,但续航上逊于三元锂电池。
　　各种电池的性能对比

　

　　1软包电池
　　(1)安全性能好:软包电池在结构上采用铝塑膜包装,在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开,而不像钢壳铝壳电芯那样会发生爆炸。
　　(2)重量轻:软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%,较铝壳锂电池轻20%。
　　(3)容量大:采用软包装节约体积20%以上,比容量提高50%。
　　(4)内阻小:软包电池的内阻较锂电池小,可以极大的降低电池的自耗电。
　　(5)设计灵活:外形可变任意形状,可以做更薄,可根据客户的需求定制,开发新的电芯型号。
　　(6)一致性较差。
　　(7)成本较高,通过规模化生产解决。
　　(8)漏液,通过提升铝塑膜质量来解决 。
　　2圆柱电池
　　(1)自动化生产工艺成熟,产品良率高,pack成本较低。
　　(2)采用圆柱形的电池组一致性强,电池组能量密度较高。
　　(3)电池小、电池组散热面积大,散热性能优于方型电池。
　　(4)生产工艺成熟,电池一致性较高。
　　(5)人们普遍担心其中一只电池出现问题,就会影响整车的供电,轻者造成电动汽车趴窝,重者造成各种事故。
　　3方形电池
　　(1)壳体采用铝合金、不锈钢等,内部采用卷绕式或者叠片式。
　　(2)对电芯的保护作用强于铝塑膜电池,电芯安全性相对圆柱型电池有较大改善。
　　(3)壳体较重导致电池组能量密度有限,自动化生产程度低,产品良率低,一致性较差。
　　动力电池用胶解决方案
　　胶粘剂在动力电池上的四大作用：
　　1.为动力电池提供防护效果;
　　2.实现安全可靠的轻量化设计;
　　3.热管理;
　　4.帮助电池应对更复杂的使用环境。
　　动力电池组装用胶点解析

　　软装电池组装用胶解析
　　

　　电芯与电芯之间的粘接——结构粘接
　　基材:铝板和外包PET膜
　　要求:粘接定位,导热,与PET膜和铝板粘接性好
　　解决方案:
　　双组份聚氨酯结构胶
　　单组份有机硅胶
　　双组份硅胶
　　产品特点:
　　双组份聚氨酯结构胶:耐高低温性能好,固化物胶层柔韧,收缩率低,耐冲击性好,粘接强度高。
　　单组份导热硅胶:涂覆方便,粘接性良好,但是大面积使用固化慢或内部不固化。
　　双组份硅胶:需要施胶设备,若使用小包装,成本高,但是大面积使用内外都可以固化粘接。
　　圆柱形电池组装用胶解析
　　

　　浅谈电动汽车锂电池解决方案
　　1) 导电片与模组壳体的粘接
　　基材:PC片和镍片/铝片 镍片/铝片和ABS/PC
　　要求:粘接定位,耐温-40℃～85℃ 快速定位;
　　推荐产品:
　　第四代丙烯酸结构胶
　　耐高温热熔胶
　　产品特点:
　　第四代丙烯酸结构胶:低气味,适合小空间大量使用,耐疲劳性能好;耐高温热熔胶:及时粘接性能优异,但需要特定的施胶设备;
　　2) 电芯灌封
　　要求:导热,固定电芯,减震,阻燃,增加安全性,低密度
　　产品推荐:
　　双组份导热硅胶
　　产品特点:
　　有机硅导热灌封胶,胶层柔韧,减震效果好,导热系数可调节,但整体灌封大幅增加电池组重量,并增加成本。
　　3)圆柱形电池底部的粘接固定
　　线束隔离板,焊点位置保护胶
　　要求:阻燃,低气味,对铜,铝,PVC,PP,硅胶材料无腐蚀性,尽可能快速固化
　　产品推荐:
　　阻燃黄胶,UV胶,环氧保护胶
　　产品特点:
　　黄胶:阻燃级别可以达到V0,对多种基材都有良好粘性,但介电损耗高,是溶剂胶,不环保。
　　UV胶:可快速固化,透明美观,对金属和塑料附着力好,但阻燃性达到V0较难。
　　环氧胶:耐热性、电气特性、抗药品性好,优异的粘接性能,但固化速度受众多因素影响。
　　4)圆柱电池支架固定
　　性能要求:耐老化性能优异,柔韧性能好
　　产品推荐:丙烯酸结构胶
　　性能特点:低气味,高韧性,耐疲劳,粘接强度高,对多种基材附着力好
　　方形电池组装用胶解析

　　1) 壳体粘接
　　基材:铝合金壳体/铝塑膜包覆Pp/铝材/PC
　　要求:快速定位,基材间粘接良好;
　　产品推荐:
　　耐高温热熔胶
　　产品特点:
　　初粘性好,定位速度快,能实现良好粘接,但是需要特殊的施胶设备
　　2) PA
　　要求:两基材之间的粘接强度在5MPa以上,耐振动,在-40℃～85℃的温度范围内,耐冲击性好。操作时间控制在30-40分钟内
　　产品推荐:
　　环氧结构胶
　　第四代丙烯酸结构胶
　　产品特点:
　　环氧结构胶:韧性好,抗冲击性能好,适合多种材质的粘接;
　　第四代丙烯酸结构胶:低气味,耐疲劳,适合小面积大量使用
　　3) 底板与电芯之间的导热
　　要求:环保,具有触变性,导热性好,室温下能快速固化;
　　产品推荐:
　　环氧结构胶
　　第四代丙烯酸结构胶
　　产品特点:
　　环氧结构胶:韧性好,抗冲击性能好,适合多种材质的粘接。
　　第四代丙烯酸结构胶:低气味,耐疲劳,适合小面积大量使用。
　　汽车动力电池其它用胶点
　　BMS电池管理系统
　　电路板涂覆
　　

　　要求:单组份,可刷涂,立面不流淌,可操作时间长。
　　产品推荐:单组份硅胶
　　产品特点:单组份硅胶适合浅层涂覆,靠湿气固化,可操作时间长,但是不是每一家都有BMS系统。
　　箱体密封
　　要求:低强度,易拆卸,慢表干,较高伸长率。
　　产品推荐:单组份硅胶、MS胶
　　产品特点:
　　单组份有机硅:慢表干,断裂伸长率好,但是不易拆卸。
　　MS胶:弹性胶,粘接性比单组份的有机硅好,但是耐水性较有机硅差,难拆卸。
　　电池的螺纹锁固
　　要求:能满足要求的振动,机械冲击,跌落,翻转,模拟碰撞等测试。
　　产品推荐:厌氧螺纹锁固胶
　　产品特点:多种型号,能满足不同的粘接强度要求,耐振动性、耐温性好。
　　铭牌粘接
　　基材:大部分是铝合金和表面经过处理的钢铁件。
　　要求:耐振动,胶层有韧性,初粘力强,胶黏剂具有一定的触变性,对基材粘接力好。
　　产品推荐:丙烯酸结构胶、低温固化环氧胶。
　　产品特点:丙烯酸结构胶:胶体可立面施胶,耐振动抗疲劳性好,能对基材很好粘接,但是成本较高。
　　低温固化环氧胶:在较低温度下也可较快固化,耐油耐化学介质性好,但胶层偏硬。