雙組份膠粘劑在金屬防腐型汽車動力電池中的應用
——以新能源汽車為例

李 濤

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

近年來，我國大力發展培育新能源汽車產業，截至2010年底，新能源汽車生產和銷售分別實現136.6萬輛和136.7萬輛，同比增長了7.5%和10.9%，均實現了歷史新高。我國作為新能源汽車制造和銷售大國，對新能源汽車技術的要求也在不斷提升。而雙組份膠粘劑的使用，便是在新能源汽車核心組件動力電池的底板噴涂、側板安裝、電芯組合等環節發揮著關鍵作用，本文重點分析解決雙組份膠粘劑在金屬防腐型汽車動力電池上的使用難題，為汽車動力電池的設計安裝從膠粘劑方面提供一定的幫助。

1 雙組份膠粘劑

（1）產品特點。雙組份膠粘劑較傳統膠粘劑具備黏合性能高，結構相對穩定，耐熱性較強，絕緣性較佳，具備一定抗震、減震等特性，被越來越多的新能源汽車中動力電池的組合和安裝階段所采用。由于雙組份膠粘劑在設計之初，采用了納米小分子顆粒技術，將產品的抗老化性、抗沖擊性等膠粘劑的性能進行大幅度的提高，并且具備一定的殺菌、除臭、抗污的特性[1]。納米材料的加入，將其分子特性發揮到新的高度，在A膠和B膠的組合反應時可以更加完全地發生化學反應，使兩種膠體混合更充分，發揮出較強的化學特性，使得膠層與粘連層直接的粘合力大大增加，膠層間的密封性更好，具備一定的產品韌性，非常適合于新能源汽車動力電池模塊間的粘合使用。

（2）應用范圍。雙組份膠粘劑應用范圍較廣，主要可以用于金屬與金屬之間、金屬與非金屬之間及木材與木材之間的粘合使用。

2 動力電池

2.1 常見的動力電池

在新能源汽車的設計和使用中，只有不斷創新發展新能源汽車動力電池技術，才能保證新能源汽車的動力電池質量，保證新能源汽車安全行駛。在對動力電池的劃分中，根據電池的內部化學物質的不同主要分為蓄電池和燃料電池兩種。蓄電池主要被用于傳統汽車電瓶、電動自行車電瓶及場內助力電動車動力電池，現在被廣泛使用的主要是鉛蓄電池、鎳基電池等，蓄電池由于具有多次充放電的特性最早也被稱作二次電池，由于鉛蓄電池制作簡單，制作成本低，在最初的新能源汽車動力電池使用上，也曾大量使用鉛蓄電池作為主要的動力來源[2]。但是，由于鉛蓄電池本身隨著充放電次數的增加而不斷電力儲存能力不斷衰減的性質，導致其逐漸被新型電池所淘汰。燃料電池作為一種新型的動力電池，相較于蓄電池來講使用環保、能量密度大，但是技術相對不成熟。具體主要包括甲醇動力電池、氫燃料動力電池等，氫燃料電池是社會公認的未來可以作為主要動力來源的動力電池發展方向，能量密度較高，使用過程只產生水蒸氣最為環保，但是由于在現有技術條件下動力電池在使用過程中安全性無法保障，導致目前為止無法大規模推廣使用。

2.2 新型動力電池

（1）鋰電池及石墨烯電池。近年來，鋰電池技術發展迅速，現已逐漸成為社會上使用度最高的動力電池。按照內部化學物質的不同鋰電池又分為磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等，其中磷酸鐵鋰電池主要使用在比亞迪等新能源電動汽車中，三元鋰電池主要應用于特斯拉等新能源電動汽車。根據汽車的設計要求的不同，兩種鋰電池并沒有明顯的區別，但是近年來在鋰電池的大規模推廣使用中發現，鋰電池存在一定使用條件下自燃、自爆等安全隱患，對于這類問題雖然通過近幾年的技術進步，安全問題得到一定程度的解決，但并未能從根本上防止這些安全隱患的發生。

針對鋰電池安全性相對較差的情況，石墨烯電池技術取得了較大進步。所謂石墨烯電池其實是利用鋰離子在石墨烯環境中快速穿梭縮短電池的充放電時間，減少電池污染，提升電池使用效率的一種方式，但是由于石墨烯電池相對設計復雜、成本較高，另外由于其穩定性和耐用性還需要時間的檢驗，所以還未完全普及推廣。

（2）新型動力電池的應用。新型動力電池作為汽車的動力來源，為汽車在日常行駛中以電能為主要能量提供方式確保汽車可以在道路上快速行駛，得到了廣泛的應用。在具體應用方面，新型動力電池主要應用于純電動汽車及混合動力汽車。純電動汽車較為容易理解，就是完全使用動力電池作為驅動方式，動力電池的能量密度、充電時間及電池耐用程度直接決定了純電動汽車的使用體驗。相比于純電動汽車，混合電動汽車分類相對復雜，按照電池在汽車動力來源中提供的比例或重要程度，主要可以分為輕度混合動力汽車、中度混合動力汽車及重度混合動力汽車?；旌蟿恿ζ囋趧恿ι喜粌H是采用動力電池一種驅動方式，還有傳統的化石燃料等作為動力驅動汽車在路面行駛。在混合動力汽車上，對動力電池的能量密度及電池電量儲備等相對要求不高，選擇動力電池的范圍相對較廣，但是混合動力汽車由于依然使用了化石燃料作為驅動方式，所以只是作為新能源汽車發展中的一種折中方案所采用。

3 雙組份膠粘劑的具體應用

（1）在動力電池底板上的使用。雙組份膠粘劑在電池地板上即是在電池箱體底部進行噴涂處理。在電池箱體底部進行處理時，由于底部一般在汽車底盤上方，直接與汽車主要的承重部位即底盤相接觸，汽車的振動會直接傳導至動力電池上，這便要求雙組份膠粘劑具備較強的粘合性及一定的抗震、減震性能。在噴涂時，噴涂工藝要求相對較高，由于噴涂面積較大，噴涂時需要保證噴涂面的均勻、平整，如噴涂膠量誤差超過設計標準導致噴涂不均勻，會造成汽車在行駛過程中造成較大的安全隱患。在進行全自動噴涂時，在PARK箱體底部噴涂時，需要保證膠量的持續、穩定、大量出膠，膠量要求一般在1-3升左右，并且噴涂誤差要求較小，需要達到A膠與B膠的混合總膠量精度在正負5個點范圍以內，并且CMK需要大于等于1.67，實現膠量噴涂的實時監控。膠量在供料階段，需要保證大于等于200升的膠量供應，在具體的膠量噴涂階段，需要按照設計要求，保證涂膠均勻，并且在涂膠機器設置上需要設置膠量低于預警值后主動報警，并及時換膠。

在動力電池底板噴涂工藝選擇上，需要采用雙組份的導熱硅膠進行噴涂處理。雙組份導熱硅膠由于具備中高黏度特性，黏度值在200000-400000CPS，在具體的噴涂膠量要求上也是一般在1-3升左右，并且噴涂誤差要求較小，需要達到A膠與B膠的混合總膠量精度在正負5個點范圍以內，并且CMK需要大于等于1.67，并且由于在噴涂階段膠料需求量較大，需要采用連續計量的方式分別對A膠和B膠進行實時監控、精確計量。

（2）動力電池側板中的使用。雙組份膠粘劑在動力電池側板噴涂時，由于動力電池側板具體位置不同，導致對膠量的具體噴涂也存在一定差異，在進行設備參數上傳時，要實現柔性化生產模式，可以實時修改膠量的噴涂速度和噴涂量，保證側板黏合效果，確保電池與側板黏合精度，保證電池熱量可以通過側板進行及時地向電池外部排放的同時確保電池與側板間粘合的穩定程度。針對于雙組份膠粘劑的材料使用特性，在具體側板粘合階段中需要將涂膠系統分為兩組供料裝置，以達到實現A膠與B膠獨立供料的使用要求。在具體的供料環節中，需要采用壓力罐作為主要的存儲中轉方式，利用壓力罐的耐壓性對膠體進行抽真空處理，并且由于B膠的膠體材料是濕氣固化型，需要在B膠的膠體罐中進行充氮處理，以達到隔絕空氣的目的。采用雙罐儲存運輸的模式，可以在保證膠體存放時化學特性穩定，在中轉運輸環節上需要在壓力罐上安裝傳感器，重點監控膠體的膠量，通過對膠液高度的監控設置報警系統，確保膠量較低時機器自動停止運轉，并且在膠液高度較低時，通過另一個存儲罐進行供料，保證膠量的混合精確程度。

（3）在組合電芯上的使用。在動力電池中，如上文中提到的無論是鹽酸鐵鋰動力電池、還是三元鋰動力電池，都需要采用膠黏劑將內部電芯進行膠粘黏合后組成一個穩定的整體模塊，并且在電芯與電芯之間需要保證良好的絕緣特性。并且由于動力電池在存放電過程中需要散發大量的熱量，這便要求膠粘劑具備一定的導熱性。雙組份膠粘劑在具有較好的黏合性能的同時，具備較強的導熱特性在電池電芯的粘合上被廣泛應用。在雙組份膠粘劑的具體使用中，應當保證A膠與B膠的混合總膠量精度在正負5個點范圍以內，并且CMK需要大于等于1.67，其中A膠膠量精度需在正負5個點范圍以內，CMK大于等于1.67，B膠膠量精度需在正負5個點范圍以內，CMK大于等于1.67，A膠與B膠的混合比例精度在正負5個點范圍以內，并且CMK需要大于等于1.67，在膠量上需嚴格滿足上述標準，進行精確配比。在涂膠過程，涂膠量的設置上一般是在1-4毫升的范圍內，按照設計要求，保證涂膠均勻，并且在涂膠機器設置上需要設置膠量低于預警值后主動報警，并及時換膠。

4 結語

綜上所述，在當今社會金屬防腐型汽車動力電池的研究方向上，一定要研究并使用好雙組份膠粘劑。隨著新能源汽車在汽車市場上的地位不斷增加，人們的環保意識及社會的環保要求不斷提升，新能源汽車動力電池的設計和要求也不斷面臨新的挑戰。膠粘劑作為電池制造工藝的重要組成部分，膠粘劑的使用直接決定了電池的結構穩定性及汽車的安全行駛性能，雙組份膠粘劑的各項優良特性必將在新能源汽車電池包的設計和安裝中被更加廣泛地加以應用。