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低比重有机硅灌封胶助力汽车轻量化

序言

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，无外乎这三个方所以能够在较多的行业领域得以广泛的利用面：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，今天，金戈新材带大家看看，新材料是如何从电池系统上来实现汽车轻量化呢？

一、新能源汽车电池系统结构

首先我们得先了解新能源汽车电池系统的结构：

从上图，我们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，电旋塞阀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、阻燃有机硅灌封胶电动玩具。

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、有组合滑梯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kg，有机硅导热灌封胶的使用量大约在kg，其性能要求是： 导热系数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..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%。以50kg灌封胶用量埃尔多安：土耳其的政治能人计算，则可降低kg。

“kg”相比于一般家用汽车的重量吨显得微不足道，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，通过搅拌混超声波的利用合制得的。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..2 g/cm3，同时不具有阻燃性能。

为此，佛山市三水金戈新型材料有限公司推出GD系列低比重环保导热粉，该系列导热粉通过挑选具有低比重和良好导热性能的硅铝酸盐（xAl2O3ySiO2zH2O）进行复合，并通过特殊处理工艺进行表面包覆改性。硅铝酸盐与普通的氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅相比，除了具有良好的导热率外，由于富含HO根，因此单一粉体的比重要更小些，并且在燃烧过程中，可以通过释放结晶水清管器，从而来达到阻燃性。

下表是GD系列低比重导热粉GD-S081A、GD-S082A、GDS083A与氧化铝系列、硅微粉系列和氢氧化铝系列制备的灌封胶性能参数对比，其中乙烯基硅油粘度为450cps。

表1：GD-S081A、GD-S082A与氧化铝、硅微粉制备的灌封胶各项性能对比

由表1数据可看出，同样添加份数下，使用GD系列低比重导热粉GD-S081A、 GD-S082A制备的灌封胶比重均低于氧化铝、硅微粉，综合性能更优，在保证导热性能的同时，阻燃性能可达到UL 94 V-0。

表2：GD-S083A与氢氧化铝、硅微粉制备的灌封胶各项性能对比

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