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硅橡胶在新能源汽车电池系统中的应用——高能电芯的柔性守护者

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随着全球汽车产业加速电动化,动力电池作为新能源汽车的“心脏”,其安全性、可靠性和热管理性能成为技术竞争的核心。在由数百至上千个电芯组成的复杂电池包中,既要防止短路、漏液、热失控,又要适应振动、膨胀与温变,传统刚性材料已难以满足需求。此时,高性能硅橡胶凭借其优异的电绝缘性、耐高低温性、阻燃性与弹性缓冲能力,正深度融入电池系统的多个关键环节,成为高能电芯不可或缺的“柔性守护者”。

一、电芯间防火隔热垫片:阻断热蔓延的“防火墙”

三元锂电池一旦发生热失控,单个电芯温度可在数秒内升至800℃以上,并迅速引燃相邻电芯,形成连锁反应。为阻断这一过程,工程师在电芯之间插入阻燃硅橡胶隔热垫片:

添加陶瓷粉、云母或气凝胶等无机填料,导热系数低至0.1–0.3 W/m·K,有效延缓热量传递;

邵氏硬度30A–60A,可吸收电芯充放电过程中的微小体积膨胀(约5–10%);

氧指数>30%,通过UL 94 V-0阻燃认证,高温下不熔滴、不释放有毒气体;

兼具电绝缘性(击穿强度>15 kV/mm),防止高压短路。

特斯拉、比亚迪等主流车企已在高端车型中大规模采用此类硅胶隔热方案。

二、电池模组密封与灌封:抵御湿气与振动的屏障

电池包需满足IP67甚至IP68防护等级,防止雨水、尘沙侵入。硅橡胶被用于:

壳体密封圈:耐受–40℃至+150℃循环,压缩永久变形<20%,确保长期密封;

BMS电路板灌封:保护电池管理系统免受冷凝水、盐雾腐蚀;

高压连接器密封:保障快充接口在潮湿环境下的绝缘安全。

相比聚氨酯或环氧树脂,硅橡胶灌封料在热冲击下不开裂,更适合北方冬季与南方湿热交替工况。

三、导热结构胶:兼顾粘接与散热

电池模组需将电芯产生的热量高效传导至液冷板。导热硅橡胶结构胶(Thermally Conductive Silicone Adhesive)在此发挥双重作用:

导热系数达1.5–3.0 W/m·K(通过氧化铝、氮化硼填充);

剪切强度>1.0 MPa,替代机械紧固件,减轻重量;

弹性模量适中,缓解不同材料(铝、铜、塑料)间的热应力。

例如,宁德时代CTP(Cell to Pack)技术中,硅胶导热胶直接粘接电芯与冷却板,提升空间利用率与散热效率。

四、线束与传感器保护

高压线束穿舱处需柔性密封,硅橡胶波纹管或注塑护套可:

耐受1000V以上直流电压;

抗UV老化,适用于底盘外露部位;

包裹温度/压力传感器引线,确保信号稳定。

五、未来趋势:智能与集成化

相变硅橡胶:嵌入石蜡类PCM材料,在过热时吸热控温;

自感知硅胶:集成应变/温度传感功能,实时监测电池包状态;

可回收设计:开发易拆解硅胶组件,支持电池梯次利用与材料回收。

结语

在新能源汽车奔向千万辆级普及的今天,每一公里的安全行驶,都离不开硅橡胶在电池包内的无声守护。它不产生能量,却保障能量安全释放;不参与化学反应,却隔绝灾难性连锁反应。这抹柔韧的硅基材料,正以科学的冷静与工程的细腻,为绿色出行筑牢最后一道防线。


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