一、動力電池導熱膠

導熱膠應用在動力電池組裝中對動力電池性能和性，在多個方面發(fā)揮作用。導熱膠的使用目的大體分為四類：(1)固定、(2)傳熱、(3)阻燃、(4)防震，而導熱膠的具體使用形式主要為：(1)墊片、(2)灌封、(3)填充等。

氮化硼在熱設計中往往需要考慮電池充放電功率與發(fā)熱量和散熱能力之間的平衡問題。鋰電池的性能對溫度敏感，獲得適當?shù)墓ぷ鳒囟?，對充分發(fā)揮電池性能，維護合理電池壽命都有重要意義。合理選擇熱傳遞介質(zhì)，不要考慮其熱傳遞能力，還要兼顧生產(chǎn)中的工藝、維護操作性、優(yōu)良的性價比等因素。

二、導熱膠的組成與導熱機理

 導熱膠主要由EP(環(huán)氧樹脂)、硅橡膠和PU(聚氨酯)等樹脂基體和導熱填料組成。導熱填料的種類、用量、幾何形狀、粒徑、混雜填充和改性等對導熱膠之導熱性能都有影響。

導熱膠的導熱原理：固體內(nèi)部導熱載體主要為聲子或者電子(在介電體中，導熱是通過晶格的振動來實現(xiàn)的，晶格振動的能量是量子化的，這種晶格振動的量子稱為聲子)。無機非金屬晶體通過排列整齊的晶粒熱振動導熱，通常用聲子的概念來描述；由于非晶體可看成晶粒細的晶體，故非晶體導熱也可用聲子的概念進行分析，但其熱導率遠低于晶體；大多數(shù)聚合物是飽和體系，無自由電子存在，因此，在膠粘劑中加入高導熱填料是提高其導熱性能的主要方法。導熱填料分散于樹脂基體中，彼此間相互接觸，形成導熱網(wǎng)絡，使熱量可沿著“導熱網(wǎng)絡”迅速傳遞，從而達到提高膠粘劑熱導率的目的，如圖2所示。

三、六方氮化硼(h-BN)材料的特性

氮化硼(BN)是由氮原子和硼原子所構(gòu)成的晶體?；瘜W組成為43.6%的硼(B)和56.4%的氮(BN)，具有四種不同的變體：六方氮化硼（H-BN）如圖3、菱方氮化硼（R-BN）、立方氮化硼（C-BN）和纖鋅礦氮化硼（W-BN）。其中六方氮化硼材料具有：

☆  較高的機械強度、高熔點、高熱導率，

☆  較好的摩擦系數(shù)，

☆  良好的絕緣體，

☆  六方氮化硼可以在空氣中經(jīng)受住800℃的高溫，

☆  六方氮化硼可以制備成類似石墨烯的二維結(jié)構(gòu)，稱之為“白色石墨烯”，具有類石墨烯的優(yōu)異性能。

因此，六方氮化硼是佳的導熱膠填充材料，目前被廣泛地應用于動力電池導熱膠領域。

四、六方氮化硼導熱膠的應用范圍

將六方氮化硼作為導熱膠的填料使用，充分利用六方氮化硼的高熱導率和高緣特性。為了種環(huán)境要求，對可能出現(xiàn)的導熱問題都有妥善的對策，六方氮化硼導熱膠有非常多的應用類型，其在動力電池導熱膠的主要應用范圍如下：

1．相變導熱緣材料

利用基材的特性，在工作溫度中發(fā)生相變，從而使材料更加貼合接觸表面，同時也獲得了的熱阻，更加順暢的進行熱量傳遞，可用于填充模組間隙，向模組外部傳遞熱量。

2．熱傳導膠帶

用在發(fā)熱器件與散熱器之間的粘接，能同時實現(xiàn)導熱、緣和固定的功能，能減小設備的體積，是降低設備成本的一項選擇。

3．導熱緣彈性橡膠

良好的導熱能力和的耐壓，符合目前電子行業(yè)對導熱材料的需求，是替代硅脂導熱膏加云母片的二元散熱系統(tǒng)的產(chǎn)品。該類產(chǎn)品安裝便捷，利于自動化生產(chǎn)和產(chǎn)品維護，是工藝性和實用性的新型材料。

4．柔性導熱墊

一種有較厚的導熱襯墊，專門為利用縫隙傳遞熱量的設計方案生產(chǎn)，能夠填充縫隙，完成發(fā)熱部位與散熱部位的熱傳遞，同時還能起到減震、緣、密封等作用，這個就很適合電池模組內(nèi)部的應用。

5．導熱填充劑

也可以作為導熱膠使用，不具有導熱的功效，也是粘接、密封灌封材料。通過對接觸面或罐狀體的填充，傳導發(fā)熱部件的熱量。圓柱電池模組是典型應用了。

6．導熱緣灌封膠

導熱緣灌封膠適用于對散熱性要求高的電子元器件的灌封。該膠固化后導熱性能好，緣性優(yōu)，電氣性能優(yōu)異，粘接性好，表面光澤性好。只是膠用量太大的話，電池包能量密度會被拉低。

五、影響導熱膠性能的因素

填充型膠粘劑的熱導率主要取決于樹脂基體、導熱填料及兩者形成的界面，而導熱填料的種類、用量、粒徑、幾何形狀，混雜填充及表面改性等因素均會對膠粘劑的導熱性能產(chǎn)生影響。

1．導熱填料的種類和用量

填料種類和用量均會對膠粘劑熱導率產(chǎn)生影響。當填料較少時，填料被基體樹脂完裹，大多數(shù)填料粒子之間未能直接接觸；此時，膠粘劑基體成為填料粒子之間的熱流障礙，抑制了填料聲子的傳遞，故不論添加何種填料能顯著提高膠粘劑的熱導率。隨著填料用量的增加，填料在基體中逐漸形成穩(wěn)定的導熱網(wǎng)絡，此時熱導率迅速增加，并且填充高熱導率填料更有利于提高膠粘劑的熱導率。然而，填料的熱導率過大也不利于體系熱導率的提高。研究表明:當填料與基體樹脂的熱導率之比超過100時，復合材料熱導率的提高并不顯著。

2．導熱填料的粒徑和幾何形狀

當填料用量相同時，納米粒子比微米粒子更有利于提高膠粘劑的熱導率。納米粒子的量子效應使晶界數(shù)目增加，從而使比熱容增大且共價鍵變成金屬鍵，導熱由分子(或晶格)振動變?yōu)樽杂呻娮觽鳠?，故納米粒子的熱導率相對更高；同時，納米粒子的粒徑小、數(shù)量多，致使其比表面積較大，在基體中易形成有效的導熱網(wǎng)絡，故有利于提高膠粘劑的熱導率。對微米粒子而言，填料用量相同時大粒徑的導熱填料比表面積較小，不易被膠粘劑包裹，故彼此連接的概率較大(更易形成有效的導熱通路)，有利于膠粘劑熱導率的提高。

當填料用量相同時，不同幾何形狀的同種填料在基體中形成的導熱網(wǎng)絡概率不同，較大長徑比的導熱填料更易形成導熱網(wǎng)絡，從而更有利于提高基體的熱導率。

3．導熱填料的混雜填充

與單一粒徑的填料填充體系相比，不同粒徑大小、同種填料的混雜填充更有利于提高膠粘劑的熱導率。同種填料不同形態(tài)的混雜填充比單一球形填料填充更易獲得高熱導率的膠粘劑。不同種類的填料在適當配比時，混雜填充亦單一種類填料填充。這歸因于上述混雜填充均較易形成緊密堆積結(jié)構(gòu)，而且混雜填充時高長徑比粒子易在球形顆粒間起到架橋作用，從而減小了接觸熱阻，進而使體系具有相對更高的熱導率。

4．導熱填料的表面改性

無機粒子和樹脂基體界面間存在性差異，致使兩者相容性較差，故填料在樹脂基體中易聚集成團(不易分散)。另外，無機粒子較大的表面張力使其表面較難被樹脂基體所潤濕，相界面間存在空隙及缺陷，從而增大了界面熱阻。因此，對無機填料粒子表面進行修飾，可其分散性、減少界面缺陷、增強界面粘接強度、抑制聲子在界面處的散射和增大聲子的傳播自由程，從而有利于提高體系的熱導率。