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[胶粘剂] 一种应用于电动汽车电池包的密封胶研究

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发表于 2020-3-3 10:17:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一种应用于电动汽车电池包的密封胶研究[size=0.6em]*
宋孝炳,林志宏,刘 召
(合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽 合肥 230000)
【中国汽车材料网】摘 要:动力电池系统是电动汽车三电系统中的核心部件,其性能优劣直接影响整车的好坏。电池包的防水密封直接影响到电池系统的工作安全,乃至影响到电动汽车的使用安全,是电动汽车可靠行驶的重要保证。为了提高电池包的密封防水性能,对电池包的密封防水特性进行深入分析显得尤为重要。文章是研究一种应用于电动汽车电池包的密封胶,对胶体的材质、涂胶轨迹、胶的特性进行分析,使胶体与电池箱充分结合,通过国标要求的相关测试标准进行检测和验证,归纳出一种合适的胶体和打胶方式。
关键词:电动汽车;电池包;防水;密封胶
1 概述

[size=1em]根据全球能源发展的布局,安全、节能和环保已经成为当前汽车工业发展的主要趋势,新能源汽车成为当今汽车领域研究的热点。作为汽车交通工具,电动汽车也需要具备传统车所具有的一切属性,包含安全性和使用寿命等方面的要求。电池系统作为三电系统中最重要的部件之一,是保证整车安全的屏障。国家标准中已经明确表示电池包要具备防护等级IP67的要求[2],电池包不会因为进水而导致安全事故的发生,进而导致人员的伤亡。因此,电池包的密封防水格外重要,直接影响电池系统设计成功与否的关键。

[size=1em]本文是研究一种应用于电动汽车电池包的密封胶,对胶体的材质、涂胶轨迹、胶的特性进行分析,使胶体与电池箱充分结合,通过国标要求的相关测试标准进行检测和验证[1],归纳出一种合适的胶体和打胶方式。

2 电池包的密封结构分析

[size=1em]电动汽车电池包的电池组电压高达600V以上,乘用车平台略低达到300V以上,电池箱体必须保证密封防水,防止进水导致电路短路,而导致事故发生。电池箱体防护等级要达到IP67以上。

[size=1em]电池包的防护等级和热管理方式有关,目前电池包热管理方式主要有自然冷却、风冷及液冷,自热冷却可以较好地保证密封性能,风冷及液冷由于存在外界因素的干扰,密封性设计要求更高,风冷是靠外置的强制风冷来冷却,除不能与大气相通外,不允许在某处泄漏。液冷是靠外界的热交换液体流动来达到加热或者冷却的目的。电池包的密封结构主要由上盖、下箱体、相关接插件和接触密封垫所组成,此文主要阐述上盖与下箱体之间的密封胶,是决定电池包密封效果的关键。

3 密封胶的技术原理

[size=1em]此密封胶为高弹性可返修密封胶,是一种高弹性、密封性好,易返修的通用型密封胶。该类产品储存稳定,耐热温度高,固化物有良好的机械性能和耐湿热稳定性。在高温条件下成液态,一定时间后固化成型形成产品,产品的形态表面致密,内部泡孔细密均匀有优异的回弹性,其适用于电池包各种不同的密封面,易实现工业化和自动化。

[size=0.8em]图1 产品操作示意图

4 密封胶的密封结构分析
[size=0.8em]图2 具体试验数据

[size=1em]为了保证良好的密封效果,除了固定上盖和箱体的螺栓距离在50mm左右和扭力固定螺栓的限位结构特征外,上盖和箱体之间的密封面要具有一定的平面度和粗糙度。上盖与箱体之间的密封胶还应该具备如下的特性:(1)密封胶的有效密封宽度≥8mm;(2)密封胶适用于各种不规则的图形施胶,固化时间在单个工序时间内完成;(3)压缩量在70%以内,具有高回弹性和压缩可恢复率;(4)可反复拆卸的可维修性,在保证生命周期内具备5次以上的可维修拆卸性;(5)其他物理特性,如耐高低温性、耐湿热性、阻燃性等。对该密封胶的重要特性进行试验,数据如图2。

[size=1em]通过试验得出:该密封胶在满足使用要求的前提下,具有较好的压缩性,可反复拆卸,抗老化,适用于密封面的基本要求。

5 密封胶的试验论证5.1 气密及防水试验

[size=1em]把带有密封胶装配完成后,相关接插件用匹配插头堵住,防爆阀位置为气密检测口,依据气密检测仪进行内部充气,充气时间60s,充气总压5-6kPa,当压力达到3.5kPa左右,稳定时间60s,测试时间60s,如果测试时间内压降在25.4Pa以内,则测试通过,如图3所示。

[size=1em]将气密测试通过的电池包完全浸入一个盛满水的池子里,保持箱子上表面再水下1m以上,保持30min,如图3所示,等时间到达后,取出电池包,打开上盖,观察箱体内是否存在水珠,若箱子完全干燥,则说明电池箱体密封达到IP67以上,若箱子内部存在进水,则说明密封不够,需要继续优化设计。

[size=0.8em]图3 实际气密及水试

5.2 拆装试验

[size=1em]对已经经过气密试验和水试试验的样品进行搁置30min后,固定上盖和箱体的螺栓,M5螺栓扭力在4NM左右,再静置30min,重复前面的上盖拆装5次以上,然后进行沉水试验,如图4所示。

[size=0.8em]图4 多次拆装后的含密封胶箱体

5.3 老化试验

[size=1em]对带有密封胶的电池包相关接插件堵住,留一个防爆阀作为进气口,进行气密试验,通过气密试验后,再进行沉水试验,IPX7试验通过后,将电池包置于(-40±2)℃~(85±2℃)的交变温度环境仓中,两种极端温度的转换时间小于30min(以设备实际转换能力为准),每个极端温度保持8h,单次循环总时间为17h;循环84次,总循环时间约60天。老化试验完成后,再进行沉水试验测试。如图5所示。

[size=0.8em]图5 老化后沉水测试电池包

5.4 振动试验
[size=0.8em]图6 振动测试

[size=1em]把经过气密,沉水测试合格的完整电池包,按照GB/T 31467.3-2015中振动条件相关的说明,进行振动测试,完成以后再进行沉水测试。

6 结束语

[size=1em]纯电动汽车电池包的密封性对电池系统的安全起到关键性的作用,各个电池厂商都在寻找一种效果优良、自动化程度高和成本低廉的密封胶。电池包的密封手段也在不断摸索,不断改进和逐步创新,一个较好的密封方案,都将会推动行业的发展,为新能源事业做出一定的贡献。



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