[發(fā)明專利]一種動力電池導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)粘接用雙組分聚氨酯膠及其制備方法

在審

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• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115449332A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊灼敏;鄧建波;陳洪野;李新軍
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州賽伍應(yīng)用技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: C09J175/06
• 分類號: C09J175/06;C09J11/04;C09J11/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉二艷

本發(fā)明一種提供動力電池導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)粘接用雙組分聚氨酯膠及其制備方法，所述動力電池導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)粘接用雙組分聚氨酯膠包括A組分和B組分，按重量份數(shù)計，所述A組分的制備原料包括如下組分：多元醇樹脂5?25份；生物基多元醇15?40份；擴鏈劑1?5份；導(dǎo)熱填料100?200份；助劑一8.5?29.5份；按重量份數(shù)計，所述B組分的制備原料包括如下組分：異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體55?75份；導(dǎo)熱填料100?200份；助劑二6.5?19.5份。本發(fā)明提供的聚氨酯膠對未作表面處理的PET、鋁合金、電泳板等具有高的粘接強度，良好的導(dǎo)熱性能，優(yōu)異的耐濕熱性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚氨酯膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種動力電池導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)粘接用雙組分聚氨酯膠及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著“雙碳”被當(dāng)成一項重點攻堅任務(wù)。而實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵在交通運輸業(yè)，因為首先交通運輸行業(yè)是全球溫室氣體排放大戶，隨著汽車保有量的不斷提升，汽車行業(yè)碳排放將成為“雙碳”目標(biāo)的重點關(guān)注行業(yè)。因此在“雙碳”背景下，新能源汽車亦將迎來新的發(fā)展機遇。

作為新能源汽車運行的動力來源，動力電池?zé)o疑是核心中的核心。動力電池組件主要依靠將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，為電動汽車提供動力來源。低溫下，電解液增稠致使導(dǎo)電介質(zhì)運動受阻，電化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)深度降低，從而導(dǎo)致電池容量下降，動力電池宏觀表現(xiàn)出冬季環(huán)境下電動汽車“虧電”現(xiàn)象。另一方面，過高的溫度會使得電池內(nèi)部發(fā)生一系列副反應(yīng)，不但影響電池壽命，而且存在安全隱患。正是由于溫度對電化學(xué)反應(yīng)的重要影響，動力電池受溫度的制約也十分明顯。車輛底盤空間有限，電池模塊必須緊密排列。然而緊密排列的電池一方面容易導(dǎo)致熱量堆積，另一方面不同位置的電芯往往溫度也不完全一致。因此，采用合理的熱管理模式來調(diào)控電池工作溫度以及維持電池組內(nèi)的電芯溫度一致性對于電池包壽命和安全具有重要意義。尤其在追求高續(xù)航和快速充電的行業(yè)趨勢下，優(yōu)秀的動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)決定了電力汽車的壽命及使用安全。

熱管理系統(tǒng)按冷卻介質(zhì)可分為風(fēng)冷、液冷、相變冷卻等。當(dāng)下動力電池行業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位的當(dāng)屬液冷模式。在液冷模式下，導(dǎo)熱膠則具有重要的輔助作用。研究表明：導(dǎo)熱系數(shù)越高的導(dǎo)熱膠對降低電池的溫升和溫差越明顯，電池溫度分布也越均衡。由于動力電池電芯的最佳工作溫度帶很窄，一般為20-40℃之間，導(dǎo)熱膠的熱量傳導(dǎo)可以有效降低電芯溫度和電芯間的溫差，對于維護電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的正常運行具有非常顯著的效用。不同于5G通訊基站中導(dǎo)熱膠的性能選擇(導(dǎo)熱系數(shù)最高接近10W/m.K)，動力電池行業(yè)所選的導(dǎo)熱膠不僅需要導(dǎo)熱性能符合需求，而且還需要在粘接性能、輕量化、低成本甚至揮發(fā)份等方面進行綜合考量，因此導(dǎo)熱性能往往維持在1.2-2.0W/m.K范圍內(nèi)。

聚氨酯膠是一類以異氰酸酯、聚酯/聚醚多元醇等制得的嵌段共聚物，具有軟硬度可調(diào)，優(yōu)良的耐磨特性，良好的彈性，耐化學(xué)腐蝕性，優(yōu)異的粘接性，氣體透過率低，卓越的減震特性等。然而純聚氨酯樹脂是導(dǎo)熱系數(shù)低，僅為 0.18～0.20W/(m.k)，達(dá)不到應(yīng)用場景對導(dǎo)熱的需求。

電池組件導(dǎo)熱粘接的環(huán)境件包括PET膜、3系鋁合金、6系鋁合金、絕緣漆板等功能材料，因此要求作為電池導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)粘接的膠黏劑，對以上未做特別表面處理環(huán)境基材具有良好的粘接性能，兼具低模量、阻燃特性、絕緣特性、減震特性、耐濕熱老化等，滿足動力電池在極端工況、環(huán)境下安全高效運行。

目前市面上對基材適應(yīng)性廣、導(dǎo)熱系數(shù)大于1.2W/(m.K)、粘接強度高、斷裂延伸率高、模量低，且經(jīng)雙85濕熱老化測試1000小時后，粘接強度保持率大于80％的聚氨酯導(dǎo)熱膠顯為少見。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種動力電池導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)粘接用雙組分聚氨酯膠及其制備方法。本發(fā)明提供的雙組分聚氨酯膠對未作特殊表面處理的PET膜、3系鋁合金、6系鋁合金、絕緣漆板等基材具有優(yōu)異的粘接性能，同時具有導(dǎo)熱系數(shù)大于1.2W/(m.K)、較低模量、高斷裂延伸率、良好電絕緣性、高阻燃性、優(yōu)異耐高溫高濕性；確保動力電池在車輛高頻震動、電池發(fā)熱、環(huán)境溫濕度極端變換過程中仍能高效、安全運行。