在新能源電池的龐大體系中,電芯絕緣材料是不可或缺的關(guān)鍵部分。它雖 “身量” 不大,卻在保障電池安全穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。
電芯絕緣材料,簡(jiǎn)單來說,就是用于隔離電池電芯正負(fù)極,防止短路和電流泄漏的特殊材料。在電池充放電過程中,電芯會(huì)產(chǎn)生大量的電流,如果沒有有效的絕緣材料進(jìn)行隔離,正負(fù)極之間就可能出現(xiàn)短路,不僅會(huì)影響電池性能,還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故,如起火、爆炸等。所以,電芯絕緣材料是保障電池安全的第一道防線。
常見的電芯絕緣材料有多種類型。PET 絕緣膜是曾經(jīng)的主流產(chǎn)品,它以 PET 為基材,背上壓敏膠(PSA)制成單面膠帶 ,因其絕緣性能良好,化學(xué)抗性和拉伸強(qiáng)度也較為出色,在過去很長(zhǎng)時(shí)間里,在動(dòng)力電池電氣絕緣和物理防護(hù)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。然而,隨著新能源技術(shù)的發(fā)展,它的短板逐漸顯現(xiàn)。其 PSA 背膠粘接性能有限,在受到外力沖擊時(shí),容易出現(xiàn)脫落剝離的情況;在高電壓下,耐擊穿電壓也難以滿足要求。
UV 涂覆絕緣材料則是近年來崛起的 “新星”。它耐擊穿電壓可達(dá) 2800 - 6000V,遠(yuǎn)高于 PET 藍(lán)膜的最高耐擊穿電壓 2500V ;電芯粘接的剪切力度高達(dá) 9 - 15Mpa,也遠(yuǎn)超藍(lán)膜的 3 - 4Mpa。它固化速度極快,單個(gè)電芯噴涂時(shí)間僅 2 - 4S,能實(shí)現(xiàn) 15 - 30PPM 的生產(chǎn)效率,一次良品率達(dá) 99%,油墨利用率 100%,整個(gè)生產(chǎn)過程還可實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化和智能化,且無 VOCs 揮發(fā)物,更加環(huán)保。
除了上述兩種,PC 絕緣片也是常用的電芯絕緣材料。它以絕緣阻燃 PC 薄膜為基材模切成型,具有絕緣、阻燃、防火且高效電阻的特性,在電芯之間起到絕緣作用,防止短路,其阻燃性能還能在電池?zé)崾Э貢r(shí)減緩火勢(shì)蔓延。還有硅膠彈性體絕緣片,如純氮化硼填充的硅酮彈性體材料,具有高導(dǎo)熱、超強(qiáng)耐電壓、密度低、低介電性能 ,且超薄、柔軟、韌性強(qiáng)、可背膠、自帶粘性,能很好地滿足新能源汽車電池和電子封裝應(yīng)用的導(dǎo)熱絕緣需求。
電芯絕緣材料一般需要具備良好的絕緣性能,能夠有效隔離電流;要有不錯(cuò)的耐高溫性能,以適應(yīng)電池工作時(shí)產(chǎn)生的熱量;還需具備一定的抗化學(xué)腐蝕性和耐磨損性能,保證在復(fù)雜環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
隨著新能源汽車和儲(chǔ)能設(shè)備的快速發(fā)展,對(duì)電芯絕緣材料的性能要求也越來越高。未來,電芯絕緣材料將朝著更高性能、更環(huán)保、更適應(yīng)復(fù)雜工況的方向發(fā)展,不斷推動(dòng)新能源電池技術(shù)的進(jìn)步。