TIF-Wärmeleitgel ersetzt herkömmliche Wärmeleitpads: 35 % Kostensenkung & automatisierte Produktion
Das Zweikomponenten-Wärmeleitgel der TIF-Serie ersetzt vorgestanzte Wärmeleitpads für einen führenden inländischen Hersteller von Lithium-Ionen-Antriebsbatterien – vollautomatisches Dosieren, konforme Füllung von 0,5–5 mm Spalten, 35 % niedrigere BOM-Kosten und validiert nach Automobilstandards für Vibration und 125 °C / 1000 h Alterung.
Kundenprofil
Der Kunde ist ein Unternehmen, das sich auf die F&E, die Produktion und den Vertrieb von Lithium-Ionen-Antriebsbatterien für New Energy Vehicles konzentriert. Zu seinen Hauptprodukten gehören LiFePO₄- und NMC-Zellen, Antriebsakkupacks, ESS-Akkupacks und Batteriemanagementsysteme. Die Produkte finden breite Anwendung in Pkw, Nutzfahrzeugen und grünen Energielösungen für ESS-Kunden. Bis Ende 2025 werden die Gesamtlieferungen des Unternehmens voraussichtlich rund 100 GWh erreichen, und mit einer geplanten globalen Kapazität von 300 GWh bis 2027 reiht es sich in die Spitzengruppe der globalen NEV-Lithiumbatterieindustrie ein. Das Unternehmen erschließt aktiv Überseemärkte im asiatisch-pazifischen Raum, in Europa-Afrika und Amerika, wobei der Auslandsumsatz 2024 10 Milliarden RMB (31,1 % des Gesamtumsatzes) überstieg. Es verfügt über mehrere Produktionsstandorte in Ostchina, Zentralchina und im Ausland in Deutschland, Thailand, Vietnam und baut neue Standorte in Europa-Afrika auf.
Herausforderungen & Lösungen
# | Herausforderung | Ziitek Lösung |
|---|---|---|
1 | Montagetoleranzen bei Zellhöhe und Ebenheit sowie das Quellen/Schrumpfen der Zellen während des Lade-/Entladevorgangs erschweren es herkömmlichen Wärmeleitmaterialien, einen perfekten Kontakt herzustellen. | Einsatz der Zweikomponenten-Wärmeleitgele TIF020-19S und TIF035AB-05S, Kompressibilität >50 %, füllt automatisch 0,5–5 mm Spalte und passt sich an Zellschwellung und Montagetoleranzen an. |
2 | Kontinuierliche Vibrationen während des Fahrzeugbetriebs können Mikrolücken zwischen dem Gel und den Kontaktflächen erzeugen oder das Gel sogar aus dem Wärmepfad pumpen, was zu einem starken Anstieg des Wärmewiderstands führt. | Durch den Einsatz von klebrigmachenden Harzen und die Gestaltung der Vernetzungsdichte erfüllt das ausgehärtete Gel die Vibrationsstandards der Automobilindustrie (z. B. LV124), widersteht der Ablösung oder dem Auspumpen und bietet einen Dämpfungsschutz für Batteriemodule. |
3 | Die großflächige Anbringung erfordert manuelle Ausrichtung und das Entfernen der Trennfolie, was zu Blasen und Fehlausrichtung führt. Unterschiedliche Akkupack-Strukturen erfordern spezielles Stanzen, was hohe Werkzeugkosten und eine komplexe SKU-Verwaltung zur Folge hat. | TIF-Gel eignet sich für die automatisierte Großserienproduktion. Bei Designänderungen muss nur der Dosierpfad aktualisiert werden – keine neuen Teilenummern. Im Vergleich zur manuellen Anbringung von Pads verbessert sich die Effizienz um ca. 70 % und die Gesamtkosten sinken um 35 %. |
4 | Langzeitbetrieb bei 60–80 °C oder höher kann zu Ölaustritt, Aushärtung oder Volumenschrumpfung der Pad-Matrix führen, was einen Abfall der Wärmeleitfähigkeit zur Folge hat. | Es werden hochtemperaturbeständiges Silikonöl, Antioxidantien und ein stabiles Vernetzungssystem verwendet. Das Gel besteht Alterungstests bei 125 °C/1000 h und gewährleistet die langfristige Stabilität von Wärmeleitfähigkeit, Härte und spezifischem Durchgangswiderstand. |
Projekthintergrund
Da die Reichweite und Leistungsdichte von Fahrzeugen mit neuer Energie weiter zunehmen, ist das Wärmemanagement von Leistungsbatteriepacks zu einem zentralen Engpass für Sicherheit und Lebensdauer geworden. Als ein führendes inländisches Unternehmen für Lithiumbatterien stand der Kunde bei seinen Batteriemodulen der nächsten Generation vor zwei großen Herausforderungen: (1) große Montagetoleranzen zwischen den Zellen und der Flüssigkeitskühlplatte (Höhenunterschiede von bis zu >2 mm), die herkömmliche Wärmeleitpads nicht vollständig ausgleichen konnten; und (2) die Notwendigkeit, im Zuge der Automatisierung der Produktionslinie manuelle Anbringungsschritte zu reduzieren und die Ausbeute sowie die Zykluszeit zu verbessern.
Technische Herausforderungen
Nach einer eingehenden Untersuchung der Produktionslinie des Kunden identifizierten wir vier zentrale technische Problembereiche (siehe Herausforderungen in Modul 3). Die größte Schwierigkeit war die Anpassung an dynamische Spaltvariationen von ±1,5 mm, während das Material den Vibrationen nach Automobilstandard (LV124) standhalten musste, ohne dass es zu Auspumpen oder Verschiebung kam. Der Kunde hatte verschiedene hochkompressible Pads ausprobiert, die jedoch alle aufgrund unzureichender Stanzpräzision oder Spannungsrelaxation nach Langzeitalterung versagten.
Lösung
Ziitek empfahl TIF020-19S (2,0 W/m·K) und TIF035AB-05S (3,5 W/m·K), zwei Zweikomponenten-Wärmeleitgele für Anwendungen zwischen Zellen und Kühlplatten sowie für Sammelschienen und andere wärmeerzeugende Stellen.
Wichtige Prozessparameter:
- Dosieranlage: Präzisions-Schneckenpumpe mit dynamischem Mischventil, ≥24 Mischelemente
- Aushärtungsmethode: 80 °C für 30 Minuten (kompatibel mit der Ofenstation des Kunden)
- Dosierpfad: Schlangenlinienmuster, das >90 % der Zellbodenfläche abdeckt
Nach der Aushärtung hat das Gel einen Modul von unter 1 MPa, eine Kompressibilität von >50 %, übt fast keinen Druck auf die Zellen aus und bietet eine gute Dämpfung. Die Überprüfung vor Ort ergab, dass die Ausbeute beim Dosieren von 92 % (manuelle Pad-Anbringung) auf 98,5 % stieg.
Tests und Validierung
Der Kunde führte eine Reihe von Tests gemäß den Normen GB/T 31467.3-2015 und LV124 durch:
Testgegenstand | Ergebnis |
|---|---|
Hochtemperaturlagerung (125 °C/1000h) | Abfall der Wärmeleitfähigkeit <5 %, kein Ölaustritt, keine Rissbildung |
Temperaturwechseltest (-40 °C bis 85 °C, 1000 Zyklen) | Änderung des thermischen Übergangswiderstands <3 %, keine Delamination |
Zufällige Vibration (24h, 5 bis 200Hz) | Kein Auspumpen, Kontaktoberfläche intakt |
Entflammbarkeitsklasse | UL94 V-0 |
Durchschlagsfestigkeit | ≥4 kV/mm, weit über der Anforderung an die Spannungsfestigkeit |
Ergebnisse und Mehrwert
Seit Beginn der Serienproduktion im Jahr 2024 hat der Kunde das TIF-Wärmeleitgel auf drei Batteriepack-Plattformen und zwei ESS-Projekte ausgeweitet. Die jährlichen Käufe im Jahr 2025 erreichten 810 Millionen RMB, wobei die Gesamtlieferungen für EV- und ESS-Batterien 10 Tonnen überstiegen. Die wichtigsten Mehrwerte sind:
- Kosten:Durch den Ersatz von gestanzten Pads wurden die gesamten BOM-Kosten um 35 % gesenkt
- Effizienz:Dosierzykluszeit 15 Sekunden/Modul, 70 % Verbesserung im Vergleich zur manuellen Anbringung
- Zuverlässigkeit:Rücklaufquote im After-Sales-Bereich um 40 % reduziert (da keine Ausfälle durch Gelverschiebung)
- Gewichtsreduzierung:Geldichte ~2,6 g/cm³, 25 % leichter als vergleichbare Wärmeleitmaterialien
Zeitplan der Zusammenarbeit
- Q4 2023:Erstkontakt, Muster für Tests bereitgestellt
- Q2 2024:Vollständige Automobil-Validierung abgeschlossen, Pilotproduktion gestartet
- Q4 2024:Wurde zum Hauptlieferanten für drei Fahrzeugmodelle
- Gesamtjahr 2025:Jährlicher Rahmenvertrag, kumulierte Lieferungen >10 Tonnen
Weitere Fallstudien zum Wärmemanagement
Häufig gestellte Fragen
Kann ein zweikomponentiges Wärmeleitgel nicht aushärten?
Ja, das ist möglich. Hauptursachen: unzureichende Vermischung der A/B-Komponenten, Verunreinigung des Platinkatalysators (z. B. durch Kontakt mit Schwefel, Phosphor, Aminen) oder ein falsches Mischungsverhältnis. Verwenden Sie statische Mischer mit hoher Scherwirkung, halten Sie die Anwendungsflächen sauber und überprüfen Sie regelmäßig die Mischgleichmäßigkeit.
Altert oder reißt Wärmeleitgel bei langfristiger Nutzung?
Qualifiziertes zweikomponentiges Wärmeleitgel in Automotive-Qualität verwendet hochtemperaturbeständiges Silikonöl und ein stabiles Vernetzungssystem. Es besteht Alterungstests bei 125°C/1000h ohne Rissbildung oder Ölaustritt und behält eine stabile Wärmeleitfähigkeit bei, wodurch die Lebensdaueranforderungen der Automobilindustrie erfüllt werden.
Kann das Gel das Anschwellen von Zellen und Montagetoleranzen ausgleichen?
Ja. Nach dem Aushärten hat das zweikomponentige Gel einen sehr niedrigen Modul (typischerweise <1 MPa), eine Kompressibilität von >50 %, füllt automatisch Spalten von 0,5–5mm und passt sich wiederholtem Quellen/Schrumpfen durch Lade-/Entladezyklen an, wobei ein geringer thermischer Übergangswiderstand erhalten bleibt.
Kann der automatisierte Dosiervorgang die Taktzeit der Produktionslinie stabil einhalten?
Ja. Mit Präzisions-Schneckenpumpen und statischen Mischern mit ≥24 Elementen, kombiniert mit Warmaushärtung (80°C/30min), kann die Dosierzykluszeit auf 15–30 Sekunden pro Modul geregelt werden. Sobald die Anlagenparameter festgelegt sind, betragen die Abweichungen bei Mischgleichmäßigkeit und Ausgabevolumen <3%.
Was sind die Haltbarkeit und die Lageranforderungen für TIF Wärmeleitgel?
12 Monate bei Raumtemperatur (25°C). Die A- und B-Komponenten müssen versiegelt an einem kühlen, trockenen Ort, geschützt vor direkter Sonneneinstrahlung und Verunreinigungen, gelagert werden. Kein Vormischen vor dem Gebrauch erforderlich – einfach in die Dosiereinrichtung laden.
