Kỹ sư mô-đun pin thường bắt đầu với các tế bào, kênh làm mát, cách bố trí thanh cái và cấu trúc sự cố. Chất kết dính thường là giải pháp thay thế—cho đến khi thử nghiệm đốt dọc không thành công và chương trình mô-đun dừng lại. Lựa chọn chất kết dính chống cháy cho mô-đun pin EV không phải là tìm xếp hạng UL cao nhất trên biểu dữ liệu. Mục tiêu thực tế là làm cho các đặc tính chống cháy, hoạt động nhiệt và xử lý phù hợp với bước lắp ráp cụ thể và tình huống cháy mà mô-đun phải tồn tại, sau đó xác nhận vật liệu hoạt động theo cách đó trong cấu trúc thực và ở độ dày thực.
Tại sao khả năng chống cháy là yêu cầu của hệ thống chứ không phải là mục trong danh sách kiểm tra
Tiêu chuẩn được trích dẫn nhiều nhất trong thông số kỹ thuật về chất kết dính của pin là UL 94 V-0. Vật liệu V-0 tự dập tắt trong vòng mười giây sau khi ngọn lửa thử nghiệm được tắt, không tạo ra các giọt lửa và ngừng cháy trước khi cháy qua thanh thử nghiệm. Tiêu chuẩn đó có giá trị nhưng nó được đo lường trên một phiếu giảm giá đúc sẵn. Mô-đun pin là một tập hợp gồm các tế bào, thanh cái, dải phân cách, vỏ và vật liệu lấp đầy khoảng trống và hoạt động cháy của nó phụ thuộc vào hình dạng, đường dẫn nhiệt, khí thông hơi và các bộ phận lân cận.
Chất kết dính quan trọng theo hai cách. Đầu tiên, mọi vật liệu hữu cơ trong mô-đun đều là nhiên liệu tiềm năng. Nếu chất kết dính không được pha chế với chất độn chống cháy hoặc hóa chất tạo than, nó có thể giúp sự kiện nhiệt cục bộ di chuyển từ nhóm tế bào này sang nhóm tế bào tiếp theo. Thứ hai, chất kết dính giữ các mô-đun lại với nhau trong một sự kiện. Đường liên kết chống cháy có thể giữ tấm cách điện ở đúng vị trí, ngăn nắp thanh cái bị nâng lên hoặc ngăn dải phân cách cuộn tròn vào dây dẫn lộ ra ngoài. Câu hỏi đúng không chỉ đơn giản là liệu chất kết dính có vượt qua V-0 hay không mà là nó sẽ làm gì khi tế bào bên cạnh nó đã cháy.
Các hóa chất kết dính chính được sử dụng trong mô-đun pin
Bốn loại hóa chất chiếm ưu thế trong việc lựa chọn chất kết dính chống cháy cho mô-đun pin: epoxy, polyurethane, silicone và chất kết dính nhạy áp lực acrylic (PSA). Mỗi loại cung cấp sự kết hợp khác nhau giữa sức mạnh, tính linh hoạt, độ ổn định nhiệt và tốc độ xử lý.
| Hóa học | Vai trò điển hình | Sức mạnh chính | Hạn chế chính |
|---|---|---|---|
| Epoxy | Liên kết tế bào với tấm lạnh, các mối nối kết cấu | Độ bền cao, chống rão, dẫn nhiệt tốt khi đổ đầy | Cứng nhắc; có thể bị nứt dưới chu kỳ nhiệt nếu không được thiết kế cho nó |
| Polyurethane | Giảm rung, lấp đầy khoảng trống, liên kết vỏ | Dẻo dai và linh hoạt; độ bám dính tốt với nhựa | Bảo dưỡng nhạy cảm với độ ẩm; độ dẫn nhiệt thấp hơn epoxy |
| Silicon | Khu vực có nhiệt độ cao, bịt kín, mối nối giảm ứng suất | Độ ổn định nhiệt và tính linh hoạt tuyệt vời | Cường độ kết cấu thấp; có thể cần sơn lót trên một số bề mặt |
| PSA acrylic | Cán màng, băng cách điện, bọc linh kiện | Thi công nhanh, không cần trộn hay đóng rắn, các cạnh cắt sạch | Độ dẫn nhiệt vừa phải; đòi hỏi áp lực để làm ướt tốt |
Mẫu này rõ ràng sau khi bố cục mô-đun được cố định. Nếu chất kết dính phải chịu lực cắt hoặc bong tróc—liên kết một tế bào với một tấm lạnh hoặc cố định nắp thanh cái—epoxy và polyurethane là những điểm khởi đầu thông thường. Nếu khớp chịu nhiệt độ cao kéo dài thì silicone là lựa chọn an toàn hơn. Nếu nhiệm vụ là cố định màng cách điện tại chỗ, bọc một bộ phận hoặc cung cấp lớp điện môi nhất quán thì màng PSA acrylic chống cháy thường thực tế hơn chất kết dính dạng lỏng vì nó áp dụng ngay lập tức và không cần lịch trình xử lý.
Cân bằng độ dẫn nhiệt và khả năng chống cháy
Chất kết dính dẫn nhiệt được chỉ định trong đó nhiệt phải di chuyển từ bề mặt tế bào vào tấm làm mát hoặc bộ tản nhiệt. Chất kết dính phải dẫn nhiệt đồng thời đáp ứng yêu cầu về khả năng chống cháy của mô-đun. Sự cân bằng đó khó hơn hầu hết các bảng dữ liệu đề xuất.
Độ dẫn nhiệt trong chất kết dính chứa đầy đến từ các hạt như alumina, boron nitride hoặc nhôm nitride. Việc tăng lượng chất độn giúp cải thiện độ dẫn điện nhưng làm thay đổi đặc tính của ngọn lửa, tăng độ nhớt và có thể làm suy yếu liên kết với các bề mặt nhôm hoặc thép phủ. Chất epoxy chứa đầy cao vượt qua V-0 trên một lớp dày có thể hoạt động khác trong một đường liên kết mỏng, trong đó phần nhựa hữu cơ chiếm ưu thế trên bề mặt tiếp xúc với ngọn lửa.
Hiệu suất nhiệt hiệu quả cũng phụ thuộc vào việc lắp ráp chứ không phải vật liệu khối. Đường liên kết dày, không đều sẽ giữ nhiệt ngay cả khi bảng dữ liệu kết dính hiển thị 1,5 W/mK. Trong các mô-đun có chất độn khe hở hoặc đệm nén riêng biệt xử lý đường dẫn nhiệt, chất kết dính có thể được chọn chủ yếu cho mục đích chống cháy và kết cấu. Trong liên kết trực tiếp giữa tế bào với tấm nguội, cùng một vật liệu phải thực hiện cả hai và việc xác nhận phải bao gồm phép đo trở kháng nhiệt thực tế thông qua mối nối đã hoàn thiện.
Chất kết dính chống cháy dạng màng trong lắp ráp mô-đun
Một số bước lắp ráp pin hoàn toàn không cần chất kết dính lỏng. Các màng và tấm mỏng nhạy áp lực chống cháy được sử dụng để cách nhiệt thanh cái, bọc tế bào, bảo vệ bề mặt và che chắn nhiệt cục bộ. Những cấu trúc này kết hợp một chất mang ổn định về kích thước với một lớp kết dính được thiết kế cẩn thận và một lớp lót tháo gỡ hỗ trợ ứng dụng tự động.
Để cách điện và chống mài mòn, màng dính PET màu bạc mờ trên lớp lót thủy tinh màu trắng cung cấp sự kết hợp hữu ích giữa độ bền điện môi, độ ổn định kích thước và bề mặt dính sạch. Lớp lót glassine bảo vệ chất kết dính và giữ cho vật liệu phẳng trước khi đưa vào dây chuyền lắp ráp. Ở những khu vực tiếp xúc với nhiệt bức xạ từ ngăn xếp tế bào hoặc khớp nối thanh cái, giấy bạc nhôm phản xạ nhiệt và hoạt động như một tấm chắn nhiệt cục bộ, với một lớp kết dính được thiết kế để giữ giấy bạc ở đúng vị trí khi nhiệt độ tăng cao. Khi cần có bề mặt cứng hơn, dễ in hơn để định tuyến dấu vết hoặc đánh dấu trực quan, màng PET màu bạc bóng với lớp phủ trên cùng mang lại bề mặt cứng hơn trong khi chất kết dính chống cháy mang lại nhiệm vụ an toàn bên dưới.
PET giấy bóng tùy chỉnh có lớp phủ trên các nhà cung cấp, công ty hàng đầu Công ty TNHH Công nghệ Vật liệu Composite Tô Châu Piaozhihua là PET Bạc PaperGloss tùy chỉnh của Trung Quốc với lớp phủ trên các nhà cung cấp và công ty hàng đầu... Xem sản phẩm → 
Nhà cung cấp, công ty giấy bạc nhôm tùy chỉnh Công ty TNHH Công nghệ Vật liệu Composite Tô Châu Piaozhihua là Công ty và Nhà cung cấp Giấy Nhôm Bạc Tùy chỉnh của Trung Quốc, Chất liệu 80gsm... Xem sản phẩm → 
Nhà cung cấp, công ty PET bạc mờ tùy chỉnh với lớp lót thủy tinh màu trắng Công ty TNHH Công nghệ Vật liệu Composite Tô Châu Piaozhihua là Công ty và Nhà cung cấp và Công ty PET Bạc Matt tùy chỉnh của Trung Quốc... Xem sản phẩm → Các giải pháp dựa trên phim thay đổi cách các kỹ sư tiếp cận các lựa chọn chất kết dính chống cháy vì chúng tách rời các biến số. Màng mang có thể được chọn để đạt được hiệu suất nhiệt, điện môi hoặc cơ học, trong khi lớp kết dính được tối ưu hóa riêng biệt để chống cháy, bám dính vào các chất nền cụ thể cũng như khả năng chống lão hóa và độ ẩm. Với chất kết dính dạng lỏng, những quyết định đó được gói gọn trong một công thức. Với màng mỏng, bộ chuyển đổi có thể điều chỉnh chất kết dính, chất mang và lớp lót nhả để đáp ứng thông số kỹ thuật của mô-đun.
Cách kiểm tra chất kết dính chống cháy trước khi thực hiện
Dữ liệu chứng nhận là điểm khởi đầu, không thay thế cho việc xác nhận. Thực hiện các bước kiểm tra này trước khi chất kết dính được phê duyệt cho chương trình mô-đun:
- Yêu cầu dữ liệu về khả năng chống cháy ở độ dày thực tế của công trình, bao gồm cả chất mang và lớp lót, không chỉ chất kết dính số lượng lớn.
- Kiểm tra độ bám dính sau khi tiếp xúc với độ ẩm, chu kỳ nhiệt từ −40°C đến 85°C và tiếp xúc với chất điện phân, vì mỗi loại có thể thay đổi bề mặt tiếp xúc.
- Đo trở kháng nhiệt thông qua đường liên kết thực tế thay vì dựa vào giá trị độ dẫn nhiệt tổng thể.
- Xác nhận gói chống cháy không làm giảm độ bền điện môi hoặc hiện tượng lão hóa lâu dài.
- Nếu sử dụng keo dán màng, hãy kiểm tra xem lớp lót nhả có bong ra sạch sẽ và nhất quán trong môi trường lắp ráp mô-đun hay không.
Việc chuẩn bị bề mặt trong mô-đun pin quan trọng hơn hầu hết các ứng dụng kết dính. Mỗi tấm nhôm nguội, thanh cái mạ niken và vỏ thép mạ đều có năng lượng bề mặt và lớp oxit khác nhau. Có thể cần phải tẩy dầu mỡ, xử lý hào quang hoặc sơn lót hóa học để giữ cho mối liên kết bền chặt trong suốt tuổi thọ của xe. Chất kết dính chống cháy hoạt động tốt trên phiếu phòng thí nghiệm sạch có thể bị hỏng sớm khi dán trên bề mặt bị ô nhiễm hoặc năng lượng thấp.
Nó cũng có giá trị liên quan đến đối tác vật chất sớm. Bộ chuyển đổi có lớp phủ dính và dây chuyền cán màng đầy đủ có thể xây dựng một cấu trúc tùy chỉnh—chất mang, chất kết dính và lớp lót cụ thể—thay vì buộc thiết kế mô-đun xung quanh một sản phẩm trong danh mục. Kiểu hợp tác đó được đề cập chi tiết hơn trong phần thảo luận về màng PET dán cách nhiệt ô tô , và đó chính xác là nơi điển hình nhà sản xuất có khả năng phủ và cán màng dính có thể thêm giá trị.
Điểm mấu chốt
Lựa chọn chất kết dính chống cháy cho mô-đun pin EV nhằm xác định tình huống cháy đáng tin cậy nhất của mô-đun, sau đó chọn hệ số hóa học và hình thức để giải quyết tình huống đó mà không làm suy yếu liên kết cấu trúc hoặc đường dẫn nhiệt. Epoxy lỏng và polyurethan xử lý các mối nối kết cấu và nhiệt. Silicone bao phủ nhiệt độ khắc nghiệt. Chất kết dính acrylic dạng màng mang lại tốc độ, tính nhất quán và tính linh hoạt trong thiết kế cho các nhiệm vụ cách nhiệt và che chắn. Các vật liệu đã được chứng minh; công việc kỹ thuật là kết hợp chúng với mô-đun, xác nhận chúng trong các điều kiện thực tế và đảm bảo mọi lô đều mang lại khả năng chống cháy giống như mẫu đầu tiên.
