陶氏有机硅助力 提升“三电”性能和质量

陶氏有机硅助力 提升“三电”性能和质量

对于 而言，电池、电机、电控无疑是最为核心也是最为关键的三大部件，因此提升此类部件的性能表现早已成为整个产业链发力的所在。日前，在盖世汽车主办的“2021中国下一代汽车高质量发展论坛• 三电先进技术”会议上，全球领先的材料供应商陶氏就为业界呈现了其在 新三电领域的独特解决方案——有机硅解决方案。

陶氏消费品解决方案汽车事业部技术服务开发工程师 邹鲁

据陶氏消费品解决方案汽车事业部技术服务开发工程师邹鲁介绍，有机硅材料的主链中含有“硅-氧-硅”结构，侧链含有有机基团，因而它兼具有机及无机材料的双重优点，如耐高低温（-45℃~200℃），稳定性非常好；柔性可减震；电气绝缘；防水防潮；阻燃等。

“鉴于有机硅材料的独特性能，目前，已被广泛应用于电池包、电池管理系统、逆变器、变压器、车载充电机、电机等部件上，且可以很好地满足 三电客户的安全、可靠、轻量化、可返修的需求。”邹鲁说到。

xEV用有机硅解决方案

对于安全与可靠性的需求不难理解，有机硅材料本身所具备的特性就能很好满足。而对于轻量化需求，邹鲁表示，材料密度都差不多，但是做导热材料时，有机硅较之其他材料可以更好地跟其他轻量化填料相结合，也就更容易做成轻量化材料。

另外，对于可返修需求，邹鲁解释称，现在很多电池包、电控中间需要有更多利用或深层次返修，这时需要进行拆解，非常坚硬的材料则不太易于拆解返修，有机硅材料本身比较柔软，借助工具即可操作。

在了解了有机硅材料的特性，以及其在 上的具体应用后，那么作为全球领先的材料供应商，陶氏又是如何通过有机硅材料来提升 三电的性能和质量？邹鲁着重介绍了两类解决方案，第一类是有机硅导热产品，此类产品主要解决 三电中散热需求的痛点；第二类是xEV防护与组装产品。

l 有机硅导热产品

据了解，针对 不同部件对导热产品的应用要求，陶氏提出了不同的产品解决方案，如可散热又可填充间隙的导热填缝剂、可散热又可粘接的导热粘接剂、可对OBC车载充电等进行全方位保护的导热灌封胶/凝胶、非常可靠且安全的导热硅脂等，这些产品的导热系数从1W~6.5W之间不等，可极大程度满足不同部件对导热产品的性能需求。

“3~5年前非常普遍的是用导热垫片，最近两年开始越来越多地用填缝剂，因为后者具有接触热阻低、柔软可压缩、减振动缓冲、高可靠性、易于自动化生产、可返修等特点。”邹鲁说到。

据他介绍，陶氏导热填缝剂亦有多款产品，除了可减少设备磨损的TC-5515 LT产品，陶氏今年还推出了多款导热填缝剂新产品，如TC-4551 CV，这是一款导热系数为5W的、有机硅小分子挥发物控制更好的产品，可以长时间在150℃安全可靠的运行，适用于自动驾驶领域更高的导热需求；另一款是TC-4060 GB，这款产品拥有更高的导热系数，可达到6.5W，当对变压器进行高度集成时，传统4W无法满足其散热需求，4060则可以。

在邹鲁看来，对比传统的导热垫片，导热填缝剂主要拥有以下三大性能：第一是导热性能更佳，以动力电池部件为例，目前大部分2W的导热产品能够满足其需求，但是随着高度集成的发展趋势，散热环境密度越来越高，会用到4W甚至6W以上的导热填缝剂；第二是可靠性更高，导热填缝剂材料在研发、生产时都会做非常全面的评估，例如通常会做到3000小时的可靠性研究；第三是自动化生产效率高，通过机器手臂定向涂胶，取代了原来人工一片一片去放、去对准的工序，可大大提高生产效率。

导热粘接剂，顾名思义既可导热又可粘接，应用最多的是在电控中间，其粘接强度大部分在2.6（AI）~4.5（AI）之间，属于中等强度的粘接，好处在于应力低，不容易脱裂，同时可以提供室温和加热快速固化两种解决方案。邹鲁介绍称，陶氏今年推出的新产品TC-2035 CV是一款导热系数为3.3W的粘接剂，可以在175℃的环境下连续工作2000个小时以上，而且安全可靠，目前已在很多客户那里得到了充分的验证。

车载充电器（OBC）在工作中会产生很多热量，如果不进行保护特别容易出现线圈过热、线圈腐蚀等问题，这时候需要导热灌封胶为其进行全面保护。据邹鲁介绍，陶氏导热灌封胶产品的导热系数覆盖0.5W~2.3W，同时黏度很低可以填充1~4mm间隙，起到非常好的散热作用。“今年款推出一款产品CN-6015，显著特点在于1.5W的导热系数，轻量化，可以实现室温自粘接，150℃正常使用。”

导热硅脂更多是在IGBT模块中使用，邹鲁表示，IGBT应用中间很多是低的间隙条件，不仅要关注导热系数，还要关注界面热阻，陶氏导热硅脂同样可以提供导热系数从0.9W~5.2W的产品，甚至还有更高系数的。

除了现有具备的丰富产品线，邹鲁还重点强调到，陶氏现在可以根据客户需求进行定制化的产品开发，“陶氏在这个领域最大的优点是我们在张家港有中国上游的生产基地，在上海松江有下游产品生产基地，同时在上海有商务和研发中心，可以针对客户矩阵范围内不同的产品进行特色化的开发，实现本土研发、本土供应、本土生产。”

l xEV防护产品

除了充当导热产品，有机硅材料在 部件的防护上也大有用武之地。

首先是密封性应用。众所周知，为保证动力电池的安全，各大主机厂均对动力电池提出了全面和严格的安全标准和测试要求，即通过气密检测达到全生命周期IP68的标准。因此，为了实现电池包的密封性，保护内部元器件不受灰尘、雨水等侵蚀，有着极佳防水性能的有机硅材料可以对电池包、电控等部件起到很好的防水、防潮效果。

其次是三防漆应用。在湿气条件下，如果没有采取防护措施，电池管理系统（BMS）中很多的电路板会慢慢发生电化学腐蚀，这将极大影响车辆的安全可靠运行。另外，随着智能化应用的深入渗透，一些部件在高低温时要满足8~10年以上使用需求时，就需要用到有机硅三防漆解决方案。

灌封胶/凝胶则在IGBT芯片中有很重要的应用，可以起到防水、阻燃、减震、电气绝缘的作用。另外，随着自动驾驶时代的逐步推进，会有更多电磁屏蔽的需求。据邹鲁介绍，整车在振动条件下，小的缝隙处特别容易发生磁泄露，这就对整车ADAS提出了很大的挑战，有机硅具备模量低、延展率高的特点，在振动条件下不容易发生磁泄露，目前，陶氏开发的EC-6601导电胶在导电屏蔽方面已经有非常经典的使用。

整体来看，陶氏有机硅解决方案主要在热管理、防护与组装方面为 三电赋能。不过，作为材料商，陶氏的发力点远不止于此。邹鲁表示，现在越来越多的客户提出对 动力电池安全方面的需求，陶氏也是在集合各个方面的解决方案，从组件、电芯、模组再到PACK，以提供整车级别的解决方案。

2020年7月1日，陶氏推出了Mobility Science™平台，旨在通过该平台全面提升客户体验，包括提升服务、加速创新、降低复杂程度等，为陶氏的客户和合作伙伴提供无缝体验，让客户更加高效地接触到陶氏丰富地产品和实力。