影响电动汽车电池间隙填充物可返修性的三个因素

尽管不同的汽车制造商对电动汽车电池组有不同的设计，但将电池固定在冷却板上通常不仅需要紧固件，还需要一种称为间隙填充物的导热聚合物材料。在这样的应用中，由于间隙填充物在固化前适应表面粗糙度的能力，它们的性能优于热垫，并且它们的热阻较低。间隙填充物可以很好地粘附在表面，在正常操作过程中提供机械支撑，并符合原始设备制造商的严格标准。然而，如果需要拆卸电池，其高粘附性也会带来挑战。

在传统的电池组设计中，电池模块紧密地封装在一起，以最大限度地提高空间和能量密度。然而，外壳内的电池布置过于紧凑，难以拆卸，例如从边缘和垂直方向剥离电池。

拆卸和更换图1中有故障的电池模块时，只有其他模块或冷却板没有损坏，电池组才具有可修复性。拆卸电池模块所需的力取决于间隙填充物的粘合强度，而粘合强度又取决于间隙填料的表面性能、机械强度和电池拆卸条件。在电动汽车市场中，电池的可修复性非常重要。首先，电池组可以重复使用和回收，这可以减少浪费，促进可持续发展，并对环境产生重大影响；此外，它还将产生切实的经济影响。粘合失效模式如以下段落的框图所示，其中箭头指示从左向右移动CoolTherm？当填充间隙样品时，平均拉力增加或减少。对样本平均值进行配对t检验，α0.05的值用于评估平均拉力的差异是否具有统计学意义。故障模式通过每个框图旁边的代表性图像显示。故障模式定义如下：粘合故障：大量间隙填充物的显著故障，以及两种基材中都存在间隙填充物。粘合剂失效：基底和间隙填充物之间的界面失效，只有一个表面含有间隙填充物。混合失效：粘合剂和粘合失效的混合物，基材的某些部分没有间隙填充物。相比之下，从传热的角度来看，一些原始设备制造商更愿意遇到粘合材料故障；然而，粘合剂失效使其更容易清洁。正如我们将在下文中看到的，间隙填料的失效不仅是材料财产的结果，也是基底表面相互作用的结果。影响间隙填充物修复性能的三个因素：1）拉力的表面效应。为了评估粗糙表面对拉力的影响，对T型钢表面进行了喷砂处理。根据ISO 1997，使用表面粗糙度测试仪测量表面粗糙度。清洁铝表面的平均粗糙度（Ra）为0.35±0.05？m。喷砂表面的平均粗糙度（Ra）为4.66±0.30？米

喷砂处理后的表面粗糙度约为原始表面粗糙度的10倍。新铝和喷砂的垂直张力如图2所示，其中喷砂表面的平均张力增加了17%。两者之间的平均差异是显著的。如图2所示，失效模式也可以从新铝表面的粘合/混合切换到喷砂表面的粘合失效。这一结果表明，在测试垂直拉伸和再制造间隙填充物时，定义基底的表面粗糙度很重要。

2） 研究人员测量了拉伸速度的影响，结合聚合物的粘弹性行为，以确定拉伸速度（应变速率）对拉伸强度的影响，如图3所示。接合间隙保持不变，为1mm。很明显，拉力随着牵引速度的增加而增加。然而，在12 mm/min之后，对于测试的间隙填充物，张力的增加并不显著，但失效模式显著不同。在1mm/min时，这是一种内聚（coh）失效模式。当速度大于或等于12毫米/分钟时，主要的失效模式是粘合剂失效，偶尔会发生混合。请参考下图。

3） 关于粘合层厚度影响的下一个研究变量是粘合层厚度对张力的影响。当接合间隙从1毫米增加到3毫米时，张力减小。失效模式从1mm时的粘着/混合失效转变为2mm和3mm时的粘着失效。

行业注意事项：如果可以从边缘垂直拉动电池，与从中心均匀施加力相比，拉力可以减少50%以上。我们测试的CoolTherm？间隙填充物的失效模式是从边缘拉出时的完全粘合失效，以及从中心拉出时的粘合/混合失效。电池模块装配紧密，因此可能无法从边缘剥离。当从等于1.4度角的边缘拉出时，边缘在接合点分离前的平均位移仅为0.6毫米。对于典型尺寸的电池模块，在1.4度角下，模块之间的间隙需要达到4-5毫米，以便于拆卸。与从中心拉出或向模块表面施加相等的力相比，这可以将所需的力减少50%以上，大大降低损坏冷却板的可能性。

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