當(dāng)前，由于科技和產(chǎn)業(yè)變革，新能源汽車已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的中堅(jiān)力量，新能源汽車行業(yè)也迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。相對于傳統(tǒng)燃油汽車，新能源電動(dòng)汽車最大的區(qū)別在于以電池、電機(jī)和能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)取代過去燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置。它具有零排放、動(dòng)能轉(zhuǎn)化效率高（石油和電力）、低噪音等優(yōu)勢。

但隨之而來的，對于電池、充電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量熱量的熱管理就提出了高要求。

新能源電動(dòng)汽車在高速行駛時(shí)，充電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的電子元器件會產(chǎn)生較大的熱量，如果不進(jìn)行溫度控制，將極大影響零件的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，對于電池系統(tǒng)而言，運(yùn)行期間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，伴隨著大量的熱量釋放，同時(shí)電池包又處于一個(gè)相對封閉的環(huán)境，不利于散熱，而電池內(nèi)部組成大多為易燃化學(xué)物質(zhì)，這就導(dǎo)致熱量過高或者電池遭遇擠壓震動(dòng)等會有發(fā)生起火爆炸的隱患。

對于電池系統(tǒng)的熱管理，通常采用導(dǎo)熱灌封膠來實(shí)現(xiàn)密封、導(dǎo)熱、減震等功能，使用導(dǎo)熱灌封膠方案，必須能滿足以下幾點(diǎn)要求：

（1）比重低，當(dāng)今電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢是輕量化，較低的比重能提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和使用效率；

（2）防爆阻燃，也就是說單顆電池爆炸后不能引起整個(gè)電池組的爆炸燃燒，助力提高整車的安全性能；

（3）導(dǎo)熱系數(shù)高，散熱性能優(yōu)越，電池散發(fā)的熱量能最快的傳導(dǎo)出去，減小安全隱患和提高電池使用壽命；

（4）防水抗震、減少顛簸帶來的應(yīng)力對電池的傷害，提高整車的實(shí)用性和安全性。

灌封膠用于動(dòng)力電池Pack封裝

用于電動(dòng)車的導(dǎo)熱灌封膠的幾種類型

用于電動(dòng)車?yán)锝o電子元器件和動(dòng)力電池模組的灌封膠材料可分為：

（1）環(huán)氧樹脂灌封膠：單組份環(huán)氧樹脂灌封膠、雙組份環(huán)氧樹脂灌封膠；

（2）硅橡膠灌封膠（有機(jī)硅灌封膠）：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；

（3）聚氨酯灌封膠：雙組份聚氨酯灌封膠；

三種灌封膠性能對比

其中有機(jī)硅灌封膠已逐漸成為當(dāng)前電動(dòng)車導(dǎo)熱灌封膠的最佳選擇，其具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可在-60~200℃環(huán)境里保持長期穩(wěn)定工作；質(zhì)地較軟，具有較好的減震效果，同時(shí)也便于維修；具有較好的絕緣性能，對電子器件具有保護(hù)作用。

用于電池組灌封的有機(jī)硅灌封膠具有極佳的阻燃性、適度的導(dǎo)熱率以及較低的密度，不僅能夠?yàn)殡姵亟M提供防水、減震等保護(hù)，也有利于溫場平衡，防止局部過熱，甚至在局部爆燃時(shí)可以提供隔離保護(hù)，防止事故擴(kuò)大，因此使用有機(jī)硅灌封膠對電池單體進(jìn)行封裝已經(jīng)成為提高鋰電池組安全性的重要途徑之一。

有機(jī)硅灌封膠

氣相二氧化硅在有機(jī)硅灌封膠中的應(yīng)用

市場上用于電動(dòng)車的有機(jī)硅灌封膠通常為加成型液體硅橡膠，其基礎(chǔ)材料是含有乙烯基的線型聚硅氧烷，加入硫化交聯(lián)劑進(jìn)行催化加成反應(yīng)，產(chǎn)生鏈增長和鏈交聯(lián)而形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性體。

加成型液體硅橡膠通常由基礎(chǔ)聚合物、交聯(lián)劑、抑制劑、催化劑、填料及其他添加劑組成，其填料類型眾多，而氣相二氧化硅則是當(dāng)前在硅橡膠中應(yīng)用最常用、最有效、最重要的填料。

一、氣相二氧化硅的性質(zhì)

氣相二氧化硅（俗稱氣相法白炭黑）是通過鹵硅烷在氫氧焰中高溫水解縮合而成，在外觀上表現(xiàn)為“煙霧”狀的蓬松的白色超細(xì)粉末，由于其獨(dú)特的制備工藝，使其具有特殊三位枝狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品孔隙率高，同時(shí)具有一些獨(dú)特的性能。

其產(chǎn)品相比于其他類型的二氧化硅，粒徑小（原生粒徑7-40nm）、比表面積大（100-400m²/g）、表面活性高（表面含有高活性Si-OH基團(tuán)）、分散性好、表面吸附力強(qiáng)，具有優(yōu)良的補(bǔ)強(qiáng)、耐高、低溫、增稠觸變、防沉降、絕緣、穩(wěn)定等特性。

氣相二氧化硅

二、氣相二氧化硅作為填料的作用

①補(bǔ)強(qiáng)劑

氣相二氧化硅是硅橡膠理想的補(bǔ)強(qiáng)劑，其作用機(jī)理是：氣相二氧化硅表面的硅羥基(Si-OH)可以和硅橡膠大分子形成物理或化學(xué)結(jié)合，在二氧化硅表面形成了硅橡膠分子吸附層，構(gòu)成二氧化硅粒子與硅橡膠分子聯(lián)成一體的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效限制了硅橡膠分子鏈的形變，從而達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)作用。

補(bǔ)強(qiáng)后的硅橡膠中存在下列幾種交聯(lián)：聚合物之間的共價(jià)交聯(lián)、填料與聚合物之間的交聯(lián)、氫鍵交聯(lián)以及填料與聚合物分子間范德華力的交聯(lián)、填料與聚合物分子鏈的纏結(jié)交聯(lián)、填料被聚合物分子潤濕引起的交聯(lián)、填料之間的交聯(lián)。

因此添加氣相二氧化硅后，硅橡膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度都大大提升。

②阻燃劑

氣相二氧化硅熔點(diǎn)可達(dá)到1650(±75)℃，對許多聚合物材料都能提高其耐熱性，因此其在加工性能、阻燃性能上有著良好的綜合表現(xiàn)。

并且由于氣相SiO₂表面具有硅羥基結(jié)構(gòu)，可將氣相SiO₂與具有阻燃性能的含磷、氮等元素及基團(tuán)的阻燃有機(jī)物反應(yīng)制備新型的無鹵、無毒、低煙阻燃劑；氣相SiO₂表面的硅羥基與具有阻燃元素有機(jī)鹵硅烷反應(yīng)，可制備新型的疏水阻燃劑。

氣相二氧化硅的表面基團(tuán)

③縮短固化時(shí)間

有機(jī)硅灌封膠通常需要的固化時(shí)間較長，要加快固化反應(yīng)，需要在較高溫度（60℃至100℃以上）或增大固化劑的使用量，這不但增加成本，而且還難于滿足元器件和電池模組的封裝條件。氣相二氧化硅比表面積大、表面活性高，將經(jīng)表面活性處理后的氣相二氧化硅充分分散在有機(jī)硅基質(zhì)中，可在室溫條件下大幅度地縮短封裝材料固化時(shí)間。

④其他作用

氣相二氧化硅在硅橡膠中分散后，不同顆粒間通過其表面的硅羥基產(chǎn)生氫鍵作用，形成一個(gè)二氧化硅聚集體網(wǎng)絡(luò)，使體系的流動(dòng)性受到限制，粘度增加，起到增稠的作用，能有效阻止導(dǎo)熱填料在有機(jī)硅灌封膠中的快速沉降，提高灌封膠體系的穩(wěn)定性，同時(shí)具有消泡的作用。

在受到剪切力的作用下二氧化硅網(wǎng)絡(luò)受到破壞，導(dǎo)致體系粘度下降，發(fā)生觸變效應(yīng)，利于減震，同時(shí)便于加工，而一旦剪切力消除，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可重新形成，有效防止了膠料在固化過程中的流掛。

⑤降低添加劑含量

氣相二氧化硅的添加可提升有機(jī)硅灌封膠的各種性能，無需額外添加補(bǔ)強(qiáng)劑、增稠劑、消泡劑、固化劑等添加劑，并且有助于提高導(dǎo)熱填料在硅橡膠中的分散性和穩(wěn)定性，因此可大大提升有機(jī)硅灌封膠的工藝生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。

總結(jié)

氣相二氧化硅作為功能性填料在有機(jī)硅灌封膠的應(yīng)用中發(fā)揮著巨大的作用，是保證其在新能源汽車擁有出色導(dǎo)熱性能和大量應(yīng)用的關(guān)鍵，不僅大幅提升電動(dòng)車的安全性，同時(shí)也更有益于輕量化的實(shí)現(xiàn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛家庭乘用車的新能源汽車中電池模塊的重量約150~400kg，有機(jī)硅導(dǎo)熱灌封膠的使用量大約在20~50kg，在同等體積填充下，將膠的比重降低，增強(qiáng)灌封膠的性能，則可在發(fā)揮作用的同時(shí)，一定程度上減少電動(dòng)車的重量，對于新能源汽車的發(fā)展有著良好的推動(dòng)作用。

參考來源：

網(wǎng)絡(luò)上各類氣相二氧化硅的應(yīng)用相關(guān)文章和資料。

粉體圈 小吉

版權(quán)聲明：  

本文為粉體圈原創(chuàng)作品，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載，也不得歪曲、篡改或復(fù)制本文內(nèi)容，否則本公司將依法追究法律責(zé)任。