纯电动汽车的热管理解决方案:热界面材料 (TIMs)

技术文章 | July 21, 2022

随着移动出行行业继续向着汽车电气化的方向发展,电池的热管理已成为必须解决的首要问题。纯电动汽车(BEV) 的热管理与电池的温度调节密切相关,它有助于让电池始终处于最佳工作状态。电池的性能与其温度有着密不可分的联系,温度会影响诸如充电时间、续航里程以及电池整体健康状况等方面。同时,温度调节对于乘客的安全也非常重要,因为电池过热和潜在的热扩散会使乘客处于危险之中。

热管理系统需要特别的材料

德特威勒作为高品质系统关键密封件及橡胶弹性体部件的市场引领者,其材料研发人员一直致力于开发能够有效支持纯电动汽车(BEV)热管理系统的导热材料,这包括了热界面材料 (TIM)。

热界面材料 (TIM) 通过将热量从热源传导到冷却系统,帮助将电池系统的温度维持在最佳工作范围内。这些材料的导热或隔热能力与热导率λ相关,并以 W.mK 为单位。

热界面材料 (TIM) 有着多种形式和类型,它可以是传统的 “固体” 橡胶化合物、泡沫、树脂、粘合剂,也可以是其他类型。除其他类型外,这些材料可以通过原位成型(泡沫、粘合剂、树脂和通常的热固性材料)或独立衬垫(橡胶化合物)的形式进行安装。

Video Thumbnail

什么是热界面材料?

At Datwyler 在德特威勒,我们一直专注于开发基于各种聚合物材料的独立衬垫密封解决方案。与原位成型解决方案相比,独立衬垫具有特定优势。首先,它有助于电池的可回收利用,因为电池系统可以在其使用寿命结束时被完全拆解。

而原位成型解决方案通常会将电池系统的不同部分始终都不可分离地 “粘合” 在一起。用于独立衬垫的橡胶化合物的成分也可以根据特定环境进行调整,它重量轻、灵活,并且可以集成其他材料特性,例如导电性和电磁干扰 (EMI) 屏蔽特性。

Video Thumbnail

德特威勒热界面材料介绍

长期积累的材料开发专业知识带来诸多优势

通过先进的仿真分析,我们与其他密封解决方案供应商的方案进行了性能测试比较。该研究表明,与常见标准相比(通常被认为是在 1 W.mK 左右)在给定的快速充电条件下,我们的材料可使电芯温度降低约 6K。这一温度降低为乘客带来了更多的安全保障,并为快速充电间接创造实现 “空间” ,它能够支持最新一代的超快充电器。这也有助于防止电池过热和产生树枝状结晶,确保从长期来看电池都能保持高效的工作状态。

德特威勒不仅在常规密封橡胶化合物的导热性方面处于领先地位,其材料研发团队还能够对胶料配方进行特殊优化,使其更好的满足特定应用环境、特定材料密度和硬度的要求。重量在材料开发过程中是很重要的关注点,因为轻量化对于提高纯电动汽车 (BEV) 的续航里程至关重要。甚至可以说,每一克重量的增减都很重要;因此不仅要关注导热性,还要关注材料的其他性能,并对各种性能做一个很好的的权衡。

一项先进的仿真分析研究,研究了在给定的快速充电条件下,德特威勒开发的热界面材料 (TIM) 在电池组中的冷却效率。

德特威勒开发的导热化合物的材料密度低于 2 g.cm3,可以低至竞争对手的一半。通过仿真模拟来考察所设计的产品,材料密度的降低意味着产品单位重量可降低 1.8 公斤。

根据项目需要持续改进

为了帮助我们的客户向移动出行电气化过渡,德特威勒不仅开发导热材料,而且还开发之前所提到过的具有导电和电磁干扰 (EMI) 屏蔽功能的材料,所有这些都包括在德特威勒ETEMITM项目之中。 ETEMI™.

ETEMI™项目涵盖了从常规弹性体材料到液态硅胶 (LSR) 和热塑性材料的开发。目标是确保混合动力车辆和纯电动车辆领域的客户能够充分受益于系统关键密封件的多功能潜力- 例如,使用有导热性的弹性体材料来密封电池系统,既可以保护电池系统免受外部环境影响,又可以帮助热量很好的从电池中导出。

使用导热弹性体材料生产的电池组密封件的示例.

最终,ETEMI™项目将成为一个能支持快速创建新材料的矩阵,客户能够自由选择需要达到的电导率、热导率和电磁干扰 (EMI) 屏蔽效力的性能组合以适应不同的应用情况

了解更多关于 ETEMI™项目:

Supporting industry shift to e-mobility
News | Jul 15, 2021

Unique project ETEMI™ aims to create a material matrix for new mobility applications with 360 degree in-house support – from design and development to testing and industrialization.

Supporting industry shift to e-mobility
News | Jul 15, 2021

Unique project ETEMI™ aims to create a material matrix for new mobility applications with 360 degree in-house support – from design and development to testing and industrialization.

Author

For more information or to speak to a Datwyler expert, please contact us.

Dr. Hediyeh Zahabi

德特威勒材料开发经理

材料开发部

创新和设计