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低比重有机硅灌封胶助力汽车轻量化
2016年11月11日
汽车的轻量化是降低排放、节约能源的有效途径。 据悉，车重每减小10%，油耗可降低6%-8%，排放量可降低5%-6%。特别对于新能源汽车来讲，庞大的电池系统增加了整体重量，严重影响续航里程。车身轻量化，无外乎这三个方面：材料的应用，车身结构设计的不断优化，由于新结构、新材料的应用引入致先进制造工艺的使用。对此国内相关政策要求，到2017年新能源汽车通过应用新材料实现车身减重25%、到2020年实现车身减重30%的目标。
提到新材料的应用，大家首先想到的是碳纤维、以塑代钢、使用轻质合金等，新材料是如何从电池系统上来实现汽车轻量化呢？
从上图，可以看出整个电池板由众多锂电池组成单体电池包，电池包组成电池组，再由电池组构成电池板。看似简单，但实际需要解决很多连接和散热的问题。
从应用上来说，汽车在高速运行中由于颠簸，电池的内部晃动性比较厉害，因此还必须解决减震和粘接固定问题。
从功能上来说，由于电池工作时会放出大量热量，每个电池组之间需要导热管路，同时为了防止电池与外壳发生短路，导热管路需要具有绝缘性和阻燃性。
为满足以上的要求，目前行业引入导热、阻燃有机硅灌封胶。
二、有机硅灌封胶在新能源汽车电池中的作用
有机硅灌封胶固化后具有较好的弹性，并且与其他材料比，硅胶具有更多的极性官能团，能与电池外壳塑料、电池外壳铝件表面的极性材质形成化学键合，从而有效形成粘接、固定，来满足减震要求。
另外，有机硅灌封胶通过添加阻燃剂和导热剂，获得良好的导热和阻燃性能，能有效为电池组及电芯散热，改善电池工作温度，很好地保护电池内部关键电子器件、电芯和母线，进而避免电涌和电池起火的危险，妥善解决了散热和阻燃防火问题。
三、有机硅灌封胶如何助力汽车轻量化
有人可能会问，这类有机硅导热灌封胶的使用跟汽车轻量化有什么关系呢？据统计，一辆家庭乘用车的新能源汽车中电池板的重量约150-400kg，有机硅导热灌封胶的使用量大约在20-50kg，其性能要求是： 导热系数0.4-0.8W/m*K，阻燃达到UL94 V-0或V-1，并具有良好的流动性。现阶段各厂家生产的有机硅灌封胶均采用氧化铝、硅微粉等导热填料来生产，满足新能源电池板要求的胶比重通常在1.8-2.2g/cm3。如果将胶的比重降至1.6g/cm3以下，则同等体积填充下，胶的重量减少10-30%。以50kg灌封胶用量计算，则可降低5-15kg。
5-15kg”相比于一般家用汽车的重量1-2吨显得微不足道，但是从新材料的使用及结构设计、工艺方面来说，这个数字对汽车轻量化具有重要意义。我们可以从奥迪TT的发展来获得初步认识。奥迪TT二代比一代减重30多kg，三代又在二代基础上继续减了17kg，其减重是依赖于铝合金的材质的使用：铝合金占了35.8%，钢21.6%。但是镁铝合金的使用每减重1公斤大约增加130元，采用碳纤维增强复合材料则每减重一公斤成本增加180元以上。并且突破钢和铝的连接，需要引入了很多先进的连接工艺支持钢铝混合车身的制造，还有各方面的性能要求，在此不作赘述。而降低硅胶的比重则基本不需要带来成本的上升。由此可见，通过降低有机硅灌封胶的比重对汽车轻量化的发展非常重要的作用。
四、如何降低有机硅灌封胶的比重
有机硅导热灌封胶是将导热填料添加到有机硅（乙烯基硅油或107硅胶）中，通过搅拌混合制得的。导热填料的种类、比重及添加份数决定了有机硅灌封胶的导热系数、密度、阻燃性以及流动性。常用的导热填料有氧化铝、氧化锌、氮化硼、硅微粉等，这些材料比重较高，通常需要添加200份导热填料，才能制备0.8W/m*K导热率的有机硅灌封胶，而这时胶的密度达到1.8-2.2 g/cm3，同时不具有阻燃性能。
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