有机硅论坛 陶氏有机硅助力新能源汽车提升“三电”性能和质量

对于新能源汽车来说，电池、电机和电控无疑是核心和关键的零部件，因此提高这些零部件的性能一直是整个产业链关注的焦点。近日，全球领先的材料供应商陶氏在格致汽车主办的“2021中国下一代汽车高质量发展论坛”大会上，展示了其在新能源汽车领域的独特解决方案，即有机硅解决方案。

邹璐，陶氏消费产品解决方案汽车事业部技术服务开发工程师

据陶氏消费产品解决方案汽车事业部技术服务开发工程师邹璐介绍，有机硅材料主链含有“硅-氧-硅”结构，侧链含有有机基团，因此既有有机材料，也有无机材料。优点，如耐高低温，稳定性很好；柔性减震；电绝缘；防水防潮；阻燃剂等。

“鉴于有机硅材料的独特性能，已广泛应用于电池组、电池管理系统、逆变器、变压器、车载充电器、电机等零部件，能够很好地满足新能源汽车客户的安全、可靠、轻量化和可修复需求。”邹鲁说。

xEV用硅溶液:图片来源:陶氏化学

安全性和可靠性的需求不难理解，硅树脂材料的特性可以很好地满足。对于轻量化需求，邹璐表示，材料的密度相近，但在制作导热材料时，硅胶可以比其他材料更好地与其他轻质填料结合，使得制作轻质材料更容易。

此外，关于可修需求，邹璐解释说，很多电池组和电控需要多使用或者深度维修，所以此时需要拆解。很硬的材料不容易拆卸和修理，硅胶材料相对较软，可以用工具操作。

在了解了有机硅材料的特性及其在新能源汽车中的具体应用后，陶氏作为全球领先的材料供应商，如何通过有机硅材料提升新能源汽车的性能和质量？邹鲁强调了两种解决方案。第一类是硅胶导热产品，主要解决新能源汽车中散热需求的痛点；第二类是xEV防护和组装产品。

l硅胶导热产品

据了解，针对新能源汽车不同零部件对导热产品的应用需求，陶氏提出了不同的产品解决方案，如能散热填隙的导热填缝剂、能散热粘接的导热胶、能全方位保护OBC汽车充电的导热灌封胶/凝胶、非常可靠安全的导热硅脂等。这些产品的导热系数从1 W到6.5 W不等，可以极大地满足不同零件对导热产品的性能要求。

图片来源:道琼斯

“三到五年前，使用导热垫片非常普遍。近两年来，填缝剂的应用越来越多，因为后者具有接触热阻低、柔软可压缩、减振缓冲、可靠性高、易于自动化等特点。生产、可修复性等。”邹鲁说。

据他说，陶氏也有各种各样的产品。除了可以减少设备磨损的TC-5515 LT产品之外，陶氏今年还推出了多种新的导热填缝产品，比如TC-4551 CV，这是一款导热系数为5W的产品，可以更好地控制硅胶中的小分子挥发物。可在150℃下长时间安全可靠运行，适用于自动驾驶领域对导热系数要求较高的场合；另一个是TC-4060 GB，导热系数更高，达到6.5W W，当变压器高度集成化时，传统的4W不能满足其散热要求，而4060可以。

在邹璐看来，与传统导热垫片相比，导热填缝剂主要有以下三大性能:一是导热性能更好。以动力电池组件为例，目前大部分2W导热产品都能满足其需求，但随着高度集成化的发展趋势，散热环境密度越来越高，将采用4W甚至6W的导热填缝剂；二是可靠性更高。导热填缝材料在研发和生产过程中会进行非常全面的评估，比如通常会做3000小时的可靠性研究；第三，自动化生产效率高，机械臂定向涂胶取代了原来人工一个一个的松开、对准工序，可以大大提高生产效率。

热粘合剂，顾名思义，可以导热和粘合。广泛应用于电控中间，粘接强度大多在2.6-4.5之间，属于中等强度粘接。其优点在于应力低，不易开裂。同时可提供室温快速固化和加热两种解决方案。邹璐说，陶氏今年推出的新产品TC-2035 CV是一种导热系数为3.3W的胶粘剂，可在175℃下连续工作2000小时以上，安全可靠，目前已得到众多客户的充分验证。

新能源汽车车载充电器在工作中会产生大量的热量。如果没有保护，特别容易出现线圈过热、线圈腐蚀等问题。此时需要导热灌封胶进行全面保护。据邹璐介绍，陶氏导热灌封胶产品导热系数覆盖0.5W~2.3W，粘度很低，可以填充1~4mm的空隙，起到很好的散热作用。“今年的车型推出了一款产品CN-6015，其特点是导热系数为1.5W，重量轻。它可以在室温下实现自粘，在150℃下正常使用。”

导热硅脂主要用于IGBT模块。邹鲁说，许多IGBT应用具有低间隙条件，因此我们不仅要注意热导率，还要注意界面热阻。陶氏导热硅脂还可以提供导热系数在0.9W~5.2W的产品，甚至更高的产品。

除了现有丰富的产品线，邹鲁还强调，陶氏现在可以根据客户需求进行定制化的产品开发。“陶氏化学在这一领域最大的优势是，我们在张家港有上游生产基地，在上海松江有下游产品生产基地，在上海有业务和R&D中心。可以对客户矩阵内的不同产品进行特色开发，实现本地R&D、本地供应、本地生产。”

LxEV防护产品

除了作为导热产品，硅树脂材料在新能源汽车部件的保护方面也有很大的用途。

图片来源:道琼斯

首先是密封应用。众所周知，为了保证动力电池的安全，各大主机厂都对动力电池提出了全面、严格的安全标准和检测要求，即通过气密检验，在全寿命周期内达到IP68的标准。因此，为了实现电池组的密封性能，保护内部组件不受灰尘、雨水等侵蚀，防水性能优异的有机硅材料可以对电池组、电子控制等组件起到非常好的防水防潮效果。

其次，三防漆的应用。在潮湿条件下，如果不采取保护措施，电池管理系统中的许多电路板会慢慢发生电化学腐蚀，这将极大地影响车辆的安全可靠运行。此外，随着智能化应用的深入渗透，一些元器件需要在高低温下使用8~10年以上时，需要有机硅三防漆解决方案。

灌封胶/凝胶在IGBT芯片中有着非常重要的应用，可以起到防水、阻燃、减震和电绝缘的作用。此外，随着自动驾驶时代的逐步推进，对电磁屏蔽的需求也会越来越多。据邹璐介绍，在振动工况下，整车的小间隙特别容易发生漏磁，这对整车的ADAS提出了很大的挑战。有机硅具有低模量、高延展性的特点，在振动条件下不易发生漏磁。目前，陶氏开发的EC-6601导电胶已经非常经典地用于导电屏蔽。

总结:

总的来说，陶氏有机硅解决方案主要在热管理、保护和组装方面为新能源汽车赋能。然而，作为材料供应商，陶氏的实力远不止于此。邹璐表示，现在越来越多的客户对新能源汽车动力电池的安全性提出了要求，陶氏也在收集各方面的解决方案，从元器件、电池、模组到PACK，提供整车级的解决方案。

2020年7月1日，陶氏推出移动科学平台，旨在全方位提升客户体验，包括提升服务、加速创新、降低复杂性等。，为陶氏的客户和合作伙伴提供无缝体验，并使客户能够更高效地获得陶氏丰富的产品和优势。