CAC2025 广州(zhou)先进(jin)陶瓷论(lun)坛暨展(zhan)览会
2025年5月26-28日 美丽豪酒店（广州番禺店）
当前，由于科(ke)技(ji)和(he)(he)产(chan)业(ye)变(bian)革，新能源汽(qi)车已经成为汽(qi)车产(chan)业(ye)转型升级(ji)的中(zhong)坚力量，新能源汽(qi)车行业(ye)也迎(ying)来了前所(suo)未有的发展机遇。相对于传统燃(ran)(ran)油汽(qi)车，新能源电(dian)(dian)动汽(qi)车最大的区别在于以电(dian)(dian)池、电(dian)(dian)机和(he)(he)能源转换系统取代过去燃(ran)(ran)油发动机、变(bian)速箱等传统驱(qu)动装置。它具有零(ling)排放、动能转化(hua)效(xiao)率高(gao)（石油和(he)(he)电(dian)(dian)力）、低(di)噪(zao)音等优势。
但随(sui)之而来的，对于电池、充电机和驱动电机正(zheng)常(chang)运(yun)行时产生大量(liang)热量(liang)的热管(guan)理就提出了高要求。
新能源电(dian)(dian)动(dong)汽车(che)在高速行驶时，充电(dian)(dian)机和驱动(dong)电(dian)(dian)机系统的电(dian)(dian)子元(yuan)器件会(hui)产生较大的热量，如果不(bu)进行温度控制，将极大影响(xiang)零件的可靠性(xing)和稳定性(xing)。同时，对(dui)于(yu)电(dian)(dian)池(chi)系统而言，运行期间发(fa)生化学反应，伴随着大量的(de)热量释放，同时电(dian)(dian)池(chi)包又处于(yu)一个(ge)相对(dui)封闭的(de)环境，不利于(yu)散热，而电(dian)(dian)池(chi)内部组成大多为(wei)易燃化学物质，这(zhei)就导致热量过高(gao)或者(zhe)电(dian)(dian)池(chi)遭遇挤压震动等会有发(fa)生起火爆(bao)炸的(de)隐患。
对(dui)于电池系统的热管理，通常采(cai)用导(dao)热(re)灌封胶来实现密封、导(dao)热、减(jian)震等功能，使用(yong)导(dao)热灌封胶方案(an)，必须能满(man)足以下几点要求：
（1）比重低，当今电动汽车发展趋势是轻量化，较低的比重能提高电动汽车的续航里程和使用效率；
（2）防爆阻燃，也就是说单颗电池爆炸后不能引起整个电池组的爆炸燃烧，助力提高整车的安全性能；
（3）导热系数高，散热性能优越，电池散发的热量能最快的传导出去，减小安全隐患和提高电池使用寿命；
（4）防水抗震、减少颠簸带来的应力对电池的伤害，提高整车的实用性和安全性。
灌封胶(jiao)用于动力电池(chi)Pack封装
用于电动车的(de)(de)导热灌封胶(jiao)的(de)(de)几(ji)种类型
用于电动车里给(ji)电子(zi)元器件和动力(li)电池模组(zu)的灌封胶材料可(ke)分(fen)为(wei)：
（1）环氧(yang)树脂(zhi)灌封胶：单组(zu)份环氧树脂(zhi)(zhi)灌(guan)(guan)封胶、双组(zu)份环氧树脂(zhi)(zhi)灌(guan)(guan)封胶；
（2）硅橡胶(jiao)灌封胶(jiao)（有机硅灌封胶(jiao)）：室温硫化硅(gui)橡胶、双(shuang)组(zu)份加成形硅(gui)橡胶灌封胶、双(shuang)组(zu)份缩合型硅(gui)橡胶灌封胶；
（3）聚氨酯灌封胶(jiao)：双组份聚氨酯灌(guan)封胶；
三种灌封胶性能(neng)对比
其中有(you)机硅灌封(feng)胶已逐渐成为当(dang)前电动车导(dao)热灌封胶的最(zui)佳选择，其具有(you)优良(liang)的耐高、低温(wen)性能(neng)，物(wu)理化学性质稳定，可在-60~200℃环境里保持长期稳定工作；质地较软，具(ju)有较好的减震效果，同时也便于(yu)维修；具(ju)有较(jiao)好的绝缘性能，对(dui)电子器件(jian)具(ju)有保(bao)护作(zuo)用。
用于电池(chi)(chi)组灌封(feng)(feng)的(de)有(you)(you)机硅灌封(feng)(feng)胶具(ju)有(you)(you)极佳的(de)阻燃性、适度(du)的(de)导热率以及较(jiao)低的(de)密度(du)，不仅能够为电池(chi)(chi)组提供防水、减震等保护，也有(you)(you)利于温场(chang)平(ping)衡，防止局部过热，甚至在局部爆燃时可以提供隔离保护，防止事故扩大，因(yin)此使用有(you)(you)机硅灌封(feng)(feng)胶对电池(chi)(chi)单(dan)体进(jin)行封(feng)(feng)装已经成为提高锂电池(chi)(chi)组安全性的(de)重要途径之一(yi)。
有机(ji)硅灌封(feng)胶
气相二氧化硅(gui)在(zai)有机硅(gui)灌封胶中的应用
市场上用(yong)于电动(dong)车(che)的有机(ji)硅灌封胶通(tong)常为加成型液体(ti)硅橡胶，其基础材料(liao)是含有乙(yi)烯(xi)基的线型聚硅氧(yang)烷(wan)，加(jia)(jia)入硫化(hua)交(jiao)联剂(ji)进行催化(hua)加(jia)(jia)成反(fan)应(ying)，产生链增(zeng)长和链交(jiao)联而形成具有网状结构的弹性体(ti)。
加成型液体(ti)硅橡胶通常由基础聚合物(wu)、交联剂(ji)、抑制剂(ji)、催化剂(ji)、填料及其他(ta)添加剂(ji)组成，其填料(liao)类型众(zhong)多，而气相二氧化硅则(ze)是当前在硅橡胶中应用(yong)最常用(yong)、最有效、最重要的填料(liao)。
一、气相(xiang)二(er)氧化硅的性(xing)质(zhi)
气(qi)相(xiang)二氧化硅（俗称气(qi)相(xiang)法白炭黑）是(shi)通过卤硅烷(wan)在氢氧焰中高(gao)温水解(jie)缩(suo)合而成，在外观上表现为“烟雾”状的蓬松的白色超细粉末，由(you)于其独特的制备工(gong)艺(yi)，使其具有(you)特殊三(san)位枝状结(jie)构，产(chan)品孔隙(xi)率高，同时具有一些独特的性能。
其产品相(xiang)比(bi)于其他类型的(de)二氧化(hua)硅，粒(li)径小(xiao)（原生粒(li)径7-40nm）、比表面积大（100-400m2/g）、表面活(huo)(huo)性高(gao)（表面含有高(gao)活(huo)(huo)性Si-OH基团）、分(fen)散性好(hao)、表面(mian)吸(xi)附力强，具有优良的补强、耐(nai)高(gao)、低温、增稠触变(bian)、防沉降、绝缘、稳定等特性。
气相(xiang)二氧化硅
二、气(qi)相二氧(yang)化(hua)硅作(zuo)为填料的作(zuo)用
①补(bu)强剂
气相二氧化硅是硅橡胶理(li)想的(de)补强剂，其(qi)作用机(ji)理是：气相二氧化硅(gui)表面的硅(gui)羟基(Si-OH)可以和硅(gui)橡胶大分(fen)子(zi)(zi)形(xing)成(cheng)物理(li)或化学(xue)结合，在二(er)氧(yang)化硅(gui)表(biao)面形(xing)成(cheng)了硅(gui)橡胶分(fen)子(zi)(zi)吸(xi)附层(ceng)，构成(cheng)二(er)氧(yang)化硅(gui)粒子(zi)(zi)与硅(gui)橡胶分(fen)子(zi)(zi)联成(cheng)一体的三维(wei)网络结构，有(you)效(xiao)限(xian)制了硅(gui)橡胶分(fen)子(zi)(zi)链的形(xing)变，从而达到补(bu)强作用。
补(bu)强(qiang)后的(de)硅橡胶中存在下列几(ji)种交(jiao)联：聚合物之间的(de)共价(jia)交(jiao)联、填料与聚(ju)合物之(zhi)间的交联(lian)、氢键交(jiao)(jiao)联以及(ji)填料(liao)与(yu)聚合物分子间范德华力的交(jiao)(jiao)联、填料与(yu)聚(ju)合(he)物分(fen)子链(lian)的缠结交联、填料被(bei)聚合物(wu)分子润湿引起的交(jiao)联、填料之间的交联。
因此添加气相二氧化硅后，硅橡(xiang)胶的拉伸强度和撕裂强度都大大提升。
②阻(zu)燃剂
气相二(er)氧化硅熔(rong)点可达(da)到1650(±75)℃，对(dui)许多聚(ju)合物材料都能提高其耐(nai)热性，因此其在加工性能、阻燃性能上有(you)着良(liang)好的综合表现。
并(bing)且由(you)于气相SiO2表面具有硅羟(qiang)基结构，可将(jiang)气相SiO2与(yu)具有(you)阻燃性(xing)能(neng)的(de)含磷、氮等元(yuan)素及基团的(de)阻燃有(you)机(ji)物反应制(zhi)备新型(xing)的(de)无卤、无毒、低烟阻燃剂(ji)；气相SiO2表面的硅羟基与具(ju)有阻燃(ran)元素有机卤硅烷反应，可制(zhi)备新型的疏水阻燃剂(ji)。
气相二氧化硅的(de)表面基团(tuan)
③缩(suo)短(duan)固化时间
有机硅(gui)灌封胶通常(chang)需要(yao)的固(gu)化(hua)时间(jian)较(jiao)(jiao)长，要(yao)加快固(gu)化(hua)反应，需要(yao)在(zai)较(jiao)(jiao)高(gao)温度（60℃至100℃以上）或增大固化剂的使用量(liang)，这不(bu)但增加成本，而且还难于满足元器件和电池模组(zu)的封(feng)装(zhuang)条件。气相二氧化硅比表面积(ji)大、表面活性高，将经表面活性处理后的气相二氧化硅充分分散在有机硅基质中，可在室温条件下大(da)幅(fu)度(du)地缩短封装材料固化(hua)时(shi)间。
④其(qi)他作用
气相(xiang)二氧化硅在硅橡胶中分散后，不同颗粒间通过(guo)其表(biao)面的硅羟(qiang)基(ji)产生(sheng)氢键作用，形成(cheng)一个二氧(yang)化硅聚集体网络，使体系的流(liu)动(dong)性(xing)受(shou)到限制，粘度增加，起到增稠的作(zuo)用(yong)，能有效阻止(zhi)导热填料在(zai)有机硅灌(guan)封胶(jiao)中(zhong)的(de)(de)快速(su)沉降，提高灌(guan)封胶(jiao)体(ti)系的(de)(de)稳定性，同时具(ju)有消泡的(de)(de)作用。
在(zai)受到(dao)剪切力(li)的作(zuo)用下二氧化硅网络受到(dao)破坏，导(dao)致体(ti)系粘(zhan)度(du)下降，发生(sheng)触变效应(ying)，利于减(jian)震，同时便于加工，而一旦剪切(qie)力消除(chu)，这种网(wang)络结构可重(zhong)新(xin)形成，有效防(fang)止(zhi)了(le)胶料在固化过程(cheng)中(zhong)的流(liu)挂。
⑤降低添(tian)加(jia)剂含量
气相二氧化硅的添加可提升(sheng)有机硅灌封(feng)胶的各(ge)种性(xing)能(neng)，无(wu)需额(e)外添加(jia)(jia)补(bu)强剂(ji)(ji)(ji)、增(zeng)稠剂(ji)(ji)(ji)、消泡(pao)剂(ji)(ji)(ji)、固化(hua)剂(ji)(ji)(ji)等添加(jia)(jia)剂(ji)(ji)(ji)，并且有助于提高导热填(tian)料在硅橡胶中的分(fen)散性和稳定性，因此可大大提升有机硅灌封胶的工艺生产效率和产量。
总(zong)结(jie)
气相二氧化硅作(zuo)为(wei)功能(neng)性(xing)填(tian)料在(zai)(zai)有(you)机硅灌封胶的(de)(de)(de)应用中发挥着巨大(da)的(de)(de)(de)作(zuo)用，是(shi)保证其在(zai)(zai)新(xin)能(neng)源(yuan)汽车拥(yong)有(you)出色(se)导热性(xing)能(neng)和大(da)量(liang)应用的(de)(de)(de)关键，不仅大(da)幅提升电动车的(de)(de)(de)安(an)全性(xing)，同(tong)时也更有(you)益于(yu)轻量(liang)化(hua)的(de)(de)(de)实(shi)现(xian)。
据(ju)统计，一辆家(jia)庭乘用(yong)车的新能(neng)源汽(qi)车中电池模块的重量约150~400kg，有机硅导热灌封胶的使用量大约在20~50kg，在(zai)同等(deng)体积填充下，将(jiang)胶的(de)比重降低，增强灌封胶的性能，则可(ke)在发挥(hui)作用(yong)的同(tong)时(shi)，一定(ding)程度上减少电(dian)动车(che)的重量，对于新能源汽车(che)的发展(zhan)有着良(liang)好的推动作用(yong)。
参(can)考来源：
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