Выбор подходящего материала теплового интерфейса для модулей аккумуляторов электромобилей:ТермогельилиТепловая подушка?

Поскольку системы аккумуляторов электромобилей становятся более компактными и энергоемкими, выбор правильного материала теплового интерфейса (TIM) стал ключевым инженерным решением.Плохой тепловой интерфейс может увеличить тепловое сопротивление, уменьшает консистенцию батареи и сокращает срок службы.

В течение многих лет тепловые подушки были стандартным решением для передачи тепла из батарейных элементов в жидкие охлаждающие пластины.Многие производители оценивают теплопроводящий гель в качестве альтернативы.

В этой статье сравниваются оба решения с точки зрения техники и объясняется, где термогель обеспечивает измеримые преимущества.

Почему модули аккумуляторов требуют гибких тепловых интерфейсов

В отличие от процессоров или силовых модулей с относительно плоской поверхностью, модули аккумуляторов содержат несколько производственных допустимых допустимостей.

Инженеры должны учитывать:

• Изменение высоты ячейки

• Толерантность плоскости модуля

• Отек клеток во время зарядки

• Структурные деформации при вибрации

• Неравномерные поверхности охлаждающих плит

Поскольку эти изменения измерений происходят на протяжении всего срока службы батареи, поддержание постоянного теплового контакта является более сложной задачей, чем просто выбор материала с высокой теплопроводностью.

Ограничения обычных тепловых подушек

Тепловые подушки поставляются в фиксированной толщине.

Хотя они обеспечивают надежную передачу тепла в контролируемых условиях, они становятся менее эффективными, когда размеры разрывов значительно варьируются.

К общим инженерным проблемам относятся:

• Для различных платформ аккумуляторов требуется несколько толщин подложки

• Срезные инструменты увеличивают стоимость проекта

• Ручная установка снижает эффективность производства

• Ограниченное соответствие нерегулярным поверхностям

• Более высокое напряжение на батарейных элементах

Для производителей аккумуляторов, стремящихся к высокоавтоматизированному производству, эти ограничения становятся все более важными.

Почему?Теплопроводящий гельНаходит популярность

Одноразовый термальный гель ведет себя иначе, чем традиционные пробелы.

Вместо того, чтобы заставить модуль аккумулятора соответствовать интерфейсному материалу, гель соответствует самому модулю аккумулятора.

После распределения и отверждения материал образует непрерывный тепловой путь при сохранении отличной механической совместимости.

К типичным преимуществам относятся:

Лучшая адаптация к разрыву

Один процесс подачи может вместить интерфейсные пробелы от примерно 0,5 мм до 5 мм без изменения толщины материала.

Снижение механического напряжения

Поскольку отвержденный тепловой гель имеет очень низкий модуль эластичности, он оказывает минимальное давление на батарейные элементы при сохранении стабильного теплового контакта.

Это особенно важно для литий-ионных элементов, которые расширяются во время цикла.

Упрощенное производство

Термальный гель исключает операции резки.

Когда меняется конструкция батареи, производители просто меняют программу подачи, а не покупают новые инструменты.

Улучшение последовательности производства

Автоматизированное распределение уменьшает вариации ручной сборки, помогая улучшить производительность и повторяемость процесса.

Термальный гель против термальной подкладки

Вместо того, чтобы заменять тепловые подкладки в каждом применении, тепловые гели обеспечивают явные преимущества, когда приоритетом являются автоматизация производства и сложные геометрии.

Надежность важнее первоначальной производительности

Первоначальная теплопроводность рассказывает лишь часть истории.

Материалы автомобильных батарей должны продолжать работать после многих лет вибрации, теплового цикла, воздействия влаги и непрерывной работы.

Инженеры обычно оценивают тепловые гели с помощью таких тестов, как:

• Хранение при высоких температурах

• Тепловой удар

• Случайные вибрации

• Восстановление от сжатия

• Устойчивость к кровотечению масла

• Электрическая изоляция

• Огнеупорные характеристики

Поддержание стабильного сопротивления интерфейса на протяжении всего срока службы продукта часто более ценно, чем достижение немного более высокой начальной проводимости.

Где термогель лучше всего работает

Теплопроводящий гель особенно подходит для применения:

• Интерфейсы батарейных ячеек и холодильных пластин

• Сборки модулей аккумуляторов

• Системы хранения энергии

• Охлаждение с помощью редуктора

• Электроника управления батареями

• Конверторы постоянного тока

• Бортовые зарядные устройства

Его способность соответствовать нерегулярной геометрии позволяет инженерам иметь большую свободу проектирования, одновременно упрощая производство.

Будущие тенденции теплового управления батареями

Производители аккумуляторов движутся к:

• Более крупные батареи

• Процесс перемещения клеток в упаковку (CTP)

• Клетка-шасси (CTC)

• Архитектуры 800 В

• Полностью автоматизированные сборочные линии

Эти разработки требуют термических материалов интерфейса, которые сочетают в себе тепловые характеристики, механическое соответствие и эффективность производства.

Теплопроводящий гель хорошо соответствует этим требованиям, предлагая гибкое распределение, отличную способность заполнять пробелы и совместимость с интеллектуальным производством.

Заключительные мысли

Выбор оптимального материала теплового интерфейса предполагает гораздо больше, чем сравнение значений теплопроводности.

Эффективность производства, долгосрочная надежность, терпимость к сборке, сопротивление вибрациям и общие затраты на производство влияют на окончательное решение.

Для современных электрических батарейных модулей two-component thermal conductive gel provides an increasingly attractive solution by combining efficient heat transfer with automated processing and outstanding adaptability to complex battery structures.