Механические требования к конструкционным клеям для силовых батарей
Клеи для силовых батарей служат важнейшим связующим веществом, соединяющим элементы с модулями и модули с корпусами батарей. Во время эксплуатации электромобилей эти клеевые соединения подвергаются динамическим нагрузкам, ударам, непрерывной вибрации и экстремальным температурным циклам.
Для обеспечения структурной целостности и запаса прочности в течение длительного срока службы клеи оцениваются по двум основным механическим параметрам:
- Предел прочности на разрыв: Измеряет сопротивление клеевого слоя разрушению конструкции при осевой растягивающей нагрузке.
- Прочность на сдвиг: Оценивает сопротивление смещению соединения и относительному проскальзыванию под действием сдвиговых нагрузок.
Упрочняющий и тиксотропный механизм осажденного диоксида кремния
Дымчатый диоксид кремния представляет собой наноразмерный неорганический порошок с большим количеством поверхностных силанольных групп. В системах адгезии для силовых батарей эти функциональные поверхностные группы образуют водородные связи с молекулами полимерной смолы, создавая трехмерную физическую сеть.
Механизм армирования и реологии
Дисперсный диоксид кремния обладает обилием поверхностных силанольных групп, которые образуют водородные связи с цепями полимерной смолы. Это взаимодействие создает прочную трехмерную физическую сеть, обеспечивая двойные преимущества в структурных характеристиках и поведении при применении:
| Механизм Стадия | Функциональное взаимодействие | Основные преимущества производительности |
|---|---|---|
| Физическое сшивание | Поверхностные силанольные группы образуют плотную трехмерную сеть, связанную водородными связями, с матрицей смолы. | • Распределение напряжения: Равномерно распределяет осевое растягивающее напряжение. • Когезионная прочность: Повышает жесткость конструкции и сопротивление нагрузкам. |
| Реологический контроль | Сетчатая структура увеличивает структурную вязкость в условиях низкого сдвига. | • Против провисания: Предотвращает провисание после высокоскоростного дозирования. • Защита от натягивания струн: Чистое отламывание на автоматических дозирующих форсунках. |
Модификация поверхности и качество дисперсии
Для полного использования эффекта наноразмерного упрочнения без агломерации наполнителя компания Hubei Huifu Nanomaterial Co., Ltd. применяет специализированные процессы модификации поверхности осажденного диоксида кремния HIFULL . Это обеспечивает равномерное распределение по всей матрице смолы, что приводит к двойному улучшению механической прочности и технологичности применения.
Клеи и герметики
Экспериментальные данные: оценка прочности на растяжение и сдвиг.
Технические специалисты HIFULL оценили механические характеристики клеев для силовых батарей, разработанных с различным содержанием осажденного диоксида кремния ( 0%, 3% и 5% ).
Сравнительная таблица производительности
| Дозировка осажденного диоксида кремния (масс.%) | Прочность на растяжение (МПа) | Прочность на сдвиг (МПа) | Микроструктурное и матричное поведение |
|---|---|---|---|
| 0% (Базовый контрольный уровень) | 9.3 | 5.8 | Низкая когезия, низкое сопротивление сдвиговому смещению и механической деформации. |
| 3% (оптимальное соотношение) | 15.6 (+ 68%) | Пиковое значение | Оптимальная сеть: Равномерное распределение частиц; высокая плотность водородных связей; эффективное распределение осевых напряжений. |
| 5% (чрезмерная нагрузка) | 14.8 | Отклонено | Агломерация частиц: Прочная межчастичная связь образует микроскопические скопления, создавая точки концентрации напряжений. |
Подробный анализ результатов
1. Влияние осажденного диоксида кремния на прочность на растяжение
- Загрузка от 0% до 3%: Прочность на растяжение демонстрирует непрерывную тенденцию к росту, увеличиваясь от От 9.3 МПа до 15.6 МПа (улучшение примерно на 68%Хорошо диспергированные частицы осажденного диоксида кремния HIFULL образуют плотную физическую сшивающую сеть, которая замедляет локальное разрушение при растяжении.
- Загрузка от 3% до 5%: Дальнейшее увеличение дозировки до 5% приводит к незначительному снижению прочности на растяжение 14.8 МПаСильные водородные взаимодействия при высоких концентрациях заставляют частицы образовывать агломераты микронного размера, нарушая однородность матрицы и выступая в качестве внутренних центров концентрации напряжений.
2. Влияние осажденного диоксида кремния на прочность на сдвиг
- Прочность на сдвиг подчиняется четкой закономерности. первоначальный быстрый рост, за которым последовал спад..
- Начиная с исходного уровня 5.8 МПа при 0%Прочность на сдвиг быстро возрастает с увеличением содержания кремнезема, достигая пика при 3% кремнезема.
- Вне 3%Чрезмерная концентрация наполнителя вызывает агломерацию, снижая общее качество дисперсии и уменьшая сопротивление сдвиговым нагрузкам.
Дальнейшее чтение:
Заключение и рекомендации по формулированию
На основании комплексных механических испытаний установлено, что 3% осажденного диоксида кремния является оптимальным содержанием для конструкционных клеев, используемых в силовых батареях.
При таком соотношении наноразмерный наполнитель и полимерная матрица образуют однородную, стабильную трехмерную сетчатую структуру. Составы обеспечивают максимальную прочность на растяжение ( 15.6 МПа ) и сдвиг без агломерации порошка при высокой дозировке.
Поддержание точного контроля концентрации клея на уровне около 3% предоставляет производителям клеев техническую основу для оптимизации процессов склеивания ячеек, сборки модулей, фиксации корпусов и автоматизированного дозирования в приложениях для электромобилей.
О ХИФУЛЛЕ
Наша основная продукция — это пирогенный диоксид кремния, нанодиоксид титана и нанооксид алюминия . Мы обладаем более чем 20-летним опытом и годовой производственной мощностью 40 000 тонн. Мы поставляем в общей сложности 23 марки гидрофильного и гидрофобного пирогенного диоксида кремния. Мы имеем регистрации в рамках регламентов EU-REACH, Turkey-REACH, K-REACH и UK-REACH. Мы являемся ведущим органом по разработке стандартов ISO18473-3:2018 , ISO23157:2021 и ISO18473-4:2022 . Узнайте больше о Hifull
Привет, Клиенты!
Меня зовут Ван, я бизнес-менеджер HIFULL, я работаю в сфере производства пирогенного кремнезема более 10 лет. Не стесняйтесь обращаться ко мне. Я с радостью предоставлю вам лучший сервис и продукцию.
