在节能减排的大趋势下，新能源汽车行业迎来了前所未有的发展机遇。其中，新能源电动汽车使用电池、电机和能源转换系统取代了过去燃油发动机、变速箱等传统驱动装置，因此可有效减少对石油等非可再生能源的依赖，成为了它这几年发展特别猛的主要原因。

在电动汽车领域，由于核心部件组成及设计与传统汽车有很大不同，相对应的材料需求也大不一样，尤其在一些新的核心部件，产生了良多新的需求，如：新型粘结剂、密封胶、导热材料等等。尤其是导热材料，因为新能源电动汽车的设计，使得很多部件都需要严格的热治理，如：电池、电控、电机、娱乐系统等等，需要将热量及时导出，避免部件的损坏以及电池过热引发起火的风险。

特斯拉电池发热自燃

在这样的需求驱动下，也难怪有行业机构认为热管理是新能源汽车领域的新蓝海，并断言其价值量将近传统热管理的三倍。

导热灌封胶的优势

目前应用在整车热治理系统的导热材料有：导热硅胶片、导热绝缘材料、导热灌封胶和导热填缝材料。其中导热灌封胶主要用于电池组、磁芯和其他元器件的灌封导热，具有低粘度、密度低、高渗透渗出性等特点。由于它在未固化前属于液体状，具有流动性，因此相对空气能提供更好的散热效果。

举个例子，在炎热的夏天，直接跳进水里泡着显然要比用风扇来降温来得降暑效果更明显，因为水完全包围着人体，相较于导热系数非常小的空气（20℃下空气的导热系数为0.0267W/(m.K)），热量能够更快的从身体中传递出去——而灌封胶就是用液体聚合物体系（通常是两个组分）填满电子器件周围空气空间的过程（如下图深蓝色部分）。

深蓝色代表热界面材料，浅蓝色代表空气，灰色及黑色代表两个不同表面。凡是表面都会有粗糙度，所以当两个表面接触在一起的时候，不可能完全接触在一起，总会有一些空气隙夹杂在其中，而空气的导热系数非常之小，因此就造成了比较大的接触热阻。而使用柔软可塑的热界面材料就可以尽量填充这个空气隙，降低接触热阻，提高散热性能。

但与泳池案例中水作为热传递介质一直保持液态不同，聚合物体系在灌入后会发生固化，与发热的电子元件和散热器保持密切接触，同时起到防水防潮、导热、保密、防腐蚀、防尘、绝缘、耐温、防震的作用。如此一来，导热灌封胶就能更有效地保护电池和磁芯，大大的增加电子产品在恶劣环境下作业的稳定性，防护性还有抗震功能，避免湿气，有更好的耐受热冲击能力，盐雾对电路的腐蚀，增加产品的运用寿命。同时电子产品能够在高功率下运行，而且温度比原来更低。

灌封胶用于动力电池Pack封装

另外，为了在灌封电子元器件时达到最佳效果，材料的正确应用是关键。混合或搅拌可将气泡引入灌封材料中，而空气是传热的大忌，即使是困在灌封材料中的微小气泡也会影响灌封材料传热能力的有效性。充分的混合以消除气泡以及确保使用正确的混合比率是需要特别注意的关键步骤。

适用于电车的灌封胶的制备

作为新能源汽车产业化的关键技术，对汽车电机绕组端部进行灌封保护一直是技术工作者的关注重点。考虑到电机的实际工况条件，所用的灌封胶应具有高导热、流动性好、耐开裂、粘结力强等性能，否则在用于汽车电机时会有灌封困难，增加汽车整重造成汽车能耗比过高的问题。

适用于电动车里给电子元器件和动力电池模组的灌封胶材料可分为：环氧树脂灌封胶；硅橡胶灌封胶（有机硅灌封胶）；聚氨酯灌封胶。但无论是以何种高分子材料为基材制备的灌封胶，要制备出兼顾高导热与低黏度的新能源汽车电机用灌封胶，填料种类、填料用量、阻燃填料、硅烷偶联剂改性等都必须要到位。下面就以环氧树脂灌封胶为例，分项列举一下各个因素对灌封胶性能的影响。

 

1.填料对灌封胶耐开裂性能的影响

环氧树脂在固化过程中会产生一定的收缩，若使用单纯的环氧树脂用作电机灌封，当灌封胶固化收缩产生的应力大于灌封胶与机壳间的粘结力时，会造成脱壳现象；而当灌封胶固化收缩产生的应力小于灌封胶与机壳间的粘结力且灌封胶强度较差时，会造成灌封胶开裂现象。所以，为了避免这些现象的出现，需要降低灌封胶的固化收缩率，增加灌封胶的强度，而往灌封胶中加入一定量的填料可以有效降低灌封胶的固化收缩率。

但是填料的添加量不可过多也不可太少。填料用量太少灌封胶的固化收缩率高，加多了虽然可以继续降低灌封胶的固化收缩率，但是随着填料的增加，灌封胶的黏度也会大幅增长。

2.填料对灌封胶导热性能及力学性能的影响

普通环氧树脂固化物的热导率一般只有0.2～0.3W/(m·K)，为使灌封胶具有较高的导热性能，一般需要往灌封胶中混入导热填料，常用的导热填料有氧化铝、氮化硼、硅微粉等。但氮化硼导热能力虽好，可添加后灌封胶的状态会呈膏体，无法满足灌注的基本要求，因此目前使用氧化铝和硅微粉为主。

另外，使用不同粒径复配的填料配制的灌封胶的导热能力也会较好。这是因为单一粒径的填料颗粒不能很好地在灌封胶内部形成连续的导热通道，颗粒与颗粒之间存在间隙，而不同粒径的填料颗粒之间，小粒径的填料可以很好地弥补大颗粒填料之间产生的间隙，形成完整的导热通道，达到更好的传热效果。

在力学性能方面，经过不同粒径复配后的填料对灌封胶的弯曲强度有较好的提升作用，而对拉伸强度影响不大；在硬度方面，小粒径填料的加入可以提升灌封胶的部分性能。此外，不同粒径复配的填料可以更好低降地灌封胶的黏度。

3.阻燃剂用量对灌封胶性能的影响

阻燃剂的加入可以提高灌封胶的阻燃性能，目前主要以氢氧化铝及氢氧化镁的使用为主。不过当使用单一的氢氧化铝或者氢氧化镁作为阻燃剂时，阻燃效果不如采用阻燃剂复配手段。而且采用复配过的阻燃剂，可以使灌封胶的黏度更低。

之所以复配使用时阻燃效果更好，可能是因为氢氧化铝的分解温度约为250℃，吸收热量为1965J/g，氢氧化镁的分解温度在300℃以上，它们都具有很好的阻燃性能，其阻燃机理主要是脱水、吸收热量。当温度达到氢氧化铝的分解温度时，首先氢氧化铝会吸收大量的热量起到阻燃的效果，当温度进一步升高，氢氧化镁脱除水分也会起到一定的阻燃效果，因此二者1:1复配使用可降低阻燃填料的用量，这也保证了汽车电机在运行中出现异常情况时胶体不助燃。

4.偶联剂对灌封胶性能的影响

合适的黏度不仅可以增加灌封胶的流动性，提高消泡能力，还能提高灌封胶中填料的抗沉降能力，从而保证产品的稳定性，偶联剂的加入就能有效解决以上问题。据研究，在树脂与填料混合的过程中，在一定范围内树脂的黏度会随着硅烷偶联剂加入量的增加而降低，直到趋于稳定。

 

资料来源：

高导热低黏度新能源汽车用灌封胶的制备及性能研究，杨李懿，邬国明，李利坤，黄静。

粉体圈NANA整理

 本文为粉体圈原创作品，未经许可，不得转载，也不得歪曲、篡改或复制本文内容，否则本公司将依法追究法律责任。