如果电池包不具有标准设计，那为什么还要使用标准化的填缝胶？
随着电动汽车（EV）市场的迅速发展，电池包的设计多种多样。液冷散热基板十分常见，但取决于制造商以及车辆电池包的大小，不同的冷却板可能会有不同的配置，从单个冷却板、多个冷却板到冷却带，配置各不相同。电池包的电芯可以是圆柱、方形或软包类型。无论采用哪种设计，电池包都需要高效的冷却性能，这对于延长电池寿命、保证车辆续航能力以及快速充电来说至关重要。因此，制造商需要一种能够适应各种需求的热管理解决方案。
热界面材料（TIM）在所有电池包中均可适用，以将热量从电芯和/或模块转移至散热基板。越来越多的制造商开始选择液态导热填缝胶，而非传统的导热垫片。针对填缝胶的技术和制造优势，我们发表了许多研究报告。填缝胶是一种双组分液体，其混合后会很快固化成一种固体材料。它具有较低的界面热阻和优异的热传递性，能够契合不规则的微观和宏观表面；由于结合了自动计量/混合/注胶（MMD）工艺，它还具有超凡的生产灵活性和速度，整体成本较低。
由于电池包未采用标准化的设计和构造，因此我们可针对您的需求打造专属填缝胶。为了选择并开发适合您一切要求的填缝胶，需要从多个方面进行考量，如下图所示。
性能
成品性能通常是首要的考虑因素。对于固化后的填缝胶，我们通常需要考虑其导热率，以及材料在使用过程中是否会暴露于化学物质、是否会受潮、是否需要补充电绝缘、是否需要减轻振动影响或提供结构完整性等性质。此外，在电池模块的制造过程中或报废之时，这些固化后性能 - 尤其是材料硬度和粘结强度 - 还会影响电池模块的维修、返工以及回收利用。
装配
电池包的装配对未固化材料提出了额外的要求，这具体取决于所使用的工艺设备、所需的生产量以及相应的节拍时间。填缝胶配方必须同时满足固化前和固化后性能，因此需要慎重选择原材料和工艺，以满足这些需求。本地采购原材料和本地化制造可为成品提供可靠的供应链和颇具竞争力的价格。
选择最佳的填缝胶并非易事，建议寻求材料专家的协助。我们的应用工程师不仅受过专业的化学培训，还精通我们各种产品（包括CoolTherm®填缝胶）的使用方法，能够充分了解客户的应用和需求，为其选择正确的材料。下面我们总结了一些固化后和未固化材料的关键性能。应用工程师在为客户选择材料时应充分考虑这些性质，以满足客户的性能和制造要求。
填缝胶成分类型
我们专注多种聚合物成分类型，以满足客户的各种需求。填缝胶最常用的两种聚合物类型为有机硅和聚氨酯。
有机硅在固化时通常较软，对精密部件的应力较低。它们的附着力强度低，需要施加机械紧固才能将部件固定到位 - 这也意味着它们易于返工、维修和回收。有机硅具有优良的抗湿性，但耐化学性较差。洛德还提供多种具有极低挥发份含量的有机硅填缝胶，，以避免对某些涂层或喷涂工艺产生不良影响。
聚氨酯填缝胶相较有机硅具有更好的附着力和耐化学性。它们也较为柔软并且可返修，不过正因为其附着力大，可能会带来其他难题。聚氨酯填缝胶的使用温度上限约为130°C，不如有机硅（200°C以上）的温度上限高，但鉴于电池模组的温度一般在60°C左右，所以高温限值对两者都不成问题。因此，在有机硅和聚氨酯填缝胶之间进行选择时，应主要考虑客户对化学暴露、附着力以及可返修方面的要求。
未固化材料性质
液态导热填缝胶通常为双组分材料（即树脂与固化剂），能够在混合后开始固化。在涂敷填缝胶时，通常要使用自动计量/混合/注胶(MMD)设备，即通过压力以正确的体积比注胶树脂和固化剂，并通过静态混合管进行混合。可以使用支装胶手动注胶，也可以利用小桶或大桶自动注胶；此外，还能根据客户的需求设置各种注胶模式。
填缝胶（树脂、固化剂及其混合物）的流动性质对于注胶性能至关重要。在大多数情况下，客户希望在注胶过程中材料可以易于流动，以最大程度地提高加工速度，且胶条在注胶后仍能保持其形状。材料的高剪切粘度是决定注胶速度和所需压力，以及胶条大小的主要性质。为了在静态混合管中均匀混合树脂和固化剂，两种材料最好具有相似的粘度。
未固化有机硅的流动性质与温度关系不大，因此应控制其配方和设备参数，例如注胶压力、输送软管直径和长度，以及静态混合管的尺寸和配置。 未固化聚氨酯材料的流动性会随着温度的变化而变化：在温度缓慢升高的情况下，其粘度会显著降低；在使用过程中，这可为其提供额外的工艺控制。由于注胶质量取决于材料和设备参数，因此强烈建议材料供应商和MMD设备供应商能够携手合作，优化注胶系统。
打出胶条后，其流体性能决定了胶条保持形状的能力。低剪切粘度或低屈服应力是材料在重力作用下垂流的主要因素，因此较高的剪切粘度或屈服应力可以最大程度地降低垂流。同样，我们可以通过触变性来测量材料在注胶后恢复其屈服应力所需的时间。如果材料需要很长的时间才能恢复屈服应力，其可能会失去胶条形状；而恢复屈服应力的时间过短，材料也可能会很难泵送和/或注胶。最后，材料的黏弹性也会影响材料的形状和注胶。高黏弹性材料会呈细丝状（像蜂蜜或糖蜜），很难获得清洁的胶条；而低弹性材料很容易实现清洁注胶（像番茄酱或牙膏）。
屈服应力和触变性也会影响材料的沉降性能，从而影响保存期限；填缝胶填充有导热颗粒，因此较高的屈服应力和较短的屈服应力恢复时间可使沉降最小化，有助于延长保存期限。如果性能不理想，，则可能还需要使材料通过MMD管线进行再循环，以防止填缝胶颗粒沉降。
由于树脂和硬化剂在混合后立即开始聚合，因此聚合速率也会影响装配过程。混合后，粘度会立即增加；工作时间是指材料粘度增加一倍所需的时间，它将影响注胶材料的速度以及零件之间允许的设备闲置时间。如果闲置时间过长，则必须更换静态混合管，以继续注胶。凝胶时间是指材料已聚合至不再流动的时间 - 此时它尚未完全固化，也不具有很大的机械强度。根据经验，大约在两倍凝胶时间后，即可获得零件的操作强度。所需的凝胶时间因客户而异，具体取决于零件移至下一个工序所需的时间，以及是否需要在制造过程中进行任何返工。
流变性质 |
对客户应用的影响 |
高剪切粘度 |
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低剪切粘度（~屈服应力） |
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触变性（屈服应力恢复时间） |
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黏弹性（是否呈细丝状？） |
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混合后的工作时间（2倍粘度） |
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凝胶时间（直到不再流动时的时间） |
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固化后材料性质
固化后材料的最终性质决定了材料的使用性能，包括机械性质、热性质和电气性质。诸如硬度、拉伸强度、断裂伸长率以及附着力等机械性质会影响材料的强度及其承受（或减轻）振动和热循环的能力。具有较高硬度的材料可以提供更大的整体机械强度，但与较软的材料相比，它们在热循环或冲击过程中往往更脆，会产生更大的机械应力。较软的材料往往具有较低的拉伸强度和模量以及较大的断裂伸长率，因此它们在热循环过程中对零件施加的机械应力较小，但粘结的效果较差。
材料的模量和硬度还高度依赖于其玻璃化转变温度（Tg） -Tg是聚合物从更刚硬的脆性状态（低于Tg）转变为更柔性的弹性状态（高于Tg）时的温度。对于大多数填缝胶，一般都选用更柔软且更具柔性的材料，因此它们的Tg通常接近预期的最低使用温度，这样材料将始终处于其柔软的低模量状态。
即使不用作结构胶粘剂，填缝胶的附着力也至关重要，因为它有助于保持电池模块与冷却板之间的附着力，可以最大程度地提高热传递。附着力与所连接的基材高度相关，因此在评估和开发填缝胶时，建议使用客户提供的基材进行相关测试（剪切强度、剥离测试等）。
机械性质还会影响部件的维修和回收。具有更大附着力的较硬材料会让零件难以拆卸，不仅会损坏零件，材料痕迹也很难清除。因此，有必要在电池包设计初期就考虑潜在的返工或维修问题，以同时优化机械结构和填缝胶材料性质。
除机械性质外，固化后填缝胶还必须满足热性质和电气性质的设计要求。导热率是需要率先考虑的问题，因为它会影响充电时间（尤其是快速充电能力）、放电时间（功率和加速）以及电池寿命。大多数客户要求导热率至少为2 W/m∙K，有些客户则需要高达4 W/m∙K。客户通常希望材料具有电绝缘性和高体积电阻率，同时具有高击穿电压以承受潜在的高电压。他们还期望材料具有高阻燃性，拥有UL-94V0的阻燃等级。
固化后材料性质 |
对客户产品的影响 |
硬度 |
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拉伸强度/断裂伸长率/ 杨氏模量 |
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储能模量 |
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玻璃化转变温度，Tg |
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附着力强度 |
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固化后材料性质 |
对客户产品的影响 |
导热率 |
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电阻（体积电阻率、击穿电压） |
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易燃性 |
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使用/注胶
一旦您确定了所需产品，我们就可以开始使用它了。可以使用手持式支装胶或自动计量/混合/注胶设备来涂敷材料。MMD设备用于注胶填缝胶或通过散装容器注胶胶粘剂。由于洛德填缝胶具有高体积率/高流速，因此应使用自动MMD工艺以最大程度地减少材料浪费和周期时间，并降低整体成本。
结论
为特定的电池开发和选择最佳的填缝胶是一项十分复杂的任务。不仅需要平衡所需的机械、热和电气性质，还要选择与这些固化后性质相匹配的配方，以确保最佳的未固化性质和装配注胶能力。例如，增加填缝胶用量可以获得更高的导热率，但会影响流动性质、机械性质和电气性质。出于这些原因，我们强烈建议您尽早与我们的应用工程师和产品开发专家取得联系，并与提供MMD设备的供应商进行洽谈。通过携手创新，共同开发最佳的热管理解决方案。
