[发明专利]一种动力电池导热结构粘接用双组分聚氨酯胶及其制备方法

说明书

本发明一种提供动力电池导热结构粘接用双组分聚氨酯胶及其制备方法，所述动力电池导热结构粘接用双组分聚氨酯胶包括A组分和B组分，按重量份数计，所述A组分的制备原料包括如下组分：多元醇树脂5‑25份；生物基多元醇15‑40份；扩链剂1‑5份；导热填料100‑200份；助剂一8.5‑29.5份；按重量份数计，所述B组分的制备原料包括如下组分：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体55‑75份；导热填料100‑200份；助剂二6.5‑19.5份。本发明提供的聚氨酯胶对未作表面处理的PET、铝合金、电泳板等具有高的粘接强度，良好的导热性能，优异的耐湿热性能。

技术领域

本发明属于聚氨酯胶粘剂技术领域，涉及一种动力电池导热结构粘接用双组分聚氨酯胶及其制备方法。

背景技术

随着“双碳”被当成一项重点攻坚任务。而实现“双碳”目标的关键在交通运输业，因为首先交通运输行业是全球温室气体排放大户，随着汽车保有量的不断提升，汽车行业碳排放将成为“双碳”目标的重点关注行业。因此在“双碳”背景下，新能源汽车亦将迎来新的发展机遇。

作为新能源汽车运行的动力来源，动力电池无疑是核心中的核心。动力电池组件主要依靠将化学能转化成电能，为电动汽车提供动力来源。低温下，电解液增稠致使导电介质运动受阻，电化学反应速率和反应深度降低，从而导致电池容量下降，动力电池宏观表现出冬季环境下电动汽车“亏电”现象。另一方面，过高的温度会使得电池内部发生一系列副反应，不但影响电池寿命，而且存在安全隐患。正是由于温度对电化学反应的重要影响，动力电池受温度的制约也十分明显。车辆底盘空间有限，电池模块必须紧密排列。然而紧密排列的电池一方面容易导致热量堆积，另一方面不同位置的电芯往往温度也不完全一致。因此，采用合理的热管理模式来调控电池工作温度以及维持电池组内的电芯温度一致性对于电池包寿命和安全具有重要意义。尤其在追求高续航和快速充电的行业趋势下，优秀的动力电池热管理系统决定了电力汽车的寿命及使用安全。

热管理系统按冷却介质可分为风冷、液冷、相变冷却等。当下动力电池行业占据主导地位的当属液冷模式。在液冷模式下，导热胶则具有重要的辅助作用。研究表明：导热系数越高的导热胶对降低电池的温升和温差越明显，电池温度分布也越均衡。由于动力电池电芯的最佳工作温度带很窄，一般为20-40℃之间，导热胶的热量传导可以有效降低电芯温度和电芯间的温差，对于维护电池热管理系统的正常运行具有非常显著的效用。不同于5G通讯基站中导热胶的性能选择(导热系数最高接近10W/m.K)，动力电池行业所选的导热胶不仅需要导热性能符合需求，而且还需要在粘接性能、轻量化、低成本甚至挥发份等方面进行综合考量，因此导热性能往往维持在1.2-2.0W/m.K范围内。

聚氨酯胶是一类以异氰酸酯、聚酯/聚醚多元醇等制得的嵌段共聚物，具有软硬度可调，优良的耐磨特性，良好的弹性，耐化学腐蚀性，优异的粘接性，气体透过率低，卓越的减震特性等。然而纯聚氨酯树脂是导热系数低，仅为 0.18～0.20W/(m.k)，达不到应用场景对导热的需求。

电池组件导热粘接的环境件包括PET膜、3系铝合金、6系铝合金、绝缘漆板等功能材料，因此要求作为电池导热结构粘接的胶黏剂，对以上未做特别表面处理环境基材具有良好的粘接性能，兼具低模量、阻燃特性、绝缘特性、减震特性、耐湿热老化等，满足动力电池在极端工况、环境下安全高效运行。

目前市面上对基材适应性广、导热系数大于1.2W/(m.K)、粘接强度高、断裂延伸率高、模量低，且经双85湿热老化测试1000小时后，粘接强度保持率大于80％的聚氨酯导热胶显为少见。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种动力电池导热结构粘接用双组分聚氨酯胶及其制备方法。本发明提供的双组分聚氨酯胶对未作特殊表面处理的PET膜、3系铝合金、6系铝合金、绝缘漆板等基材具有优异的粘接性能，同时具有导热系数大于1.2W/(m.K)、较低模量、高断裂延伸率、良好电绝缘性、高阻燃性、优异耐高温高湿性；确保动力电池在车辆高频震动、电池发热、环境温湿度极端变换过程中仍能高效、安全运行。