Le gel thermique TIF remplace les pads thermiques traditionnels : Réduction des coûts de 35 % & Production automatisée
Le gel thermique bi-composant de la série TIF remplace les pads thermiques prédécoupés pour un fabricant national de premier plan de batteries lithium-ion de puissance — distribution entièrement automatisée, remplissage conforme des interstices de 0,5 à 5 mm, coût de nomenclature (BOM) inférieur de 35 %, et validation de la résistance aux vibrations de qualité automobile et du vieillissement à 125 °C / 1000 h.
Contexte client
Le client est une entreprise spécialisée dans la R&D, la production et la vente de batteries lithium-ion de puissance pour les véhicules à énergie nouvelle. Ses principaux produits comprennent des cellules LiFePO₄ et NMC, des packs de batteries de puissance, des packs de batteries pour systèmes de stockage d'énergie (ESS) et des systèmes de gestion de batterie. Les produits sont largement utilisés dans les voitures de tourisme, les véhicules commerciaux et les solutions d'énergie verte pour les clients ESS. Fin 2025, les livraisons totales de l'entreprise ont atteint environ 100 GWh, avec une capacité mondiale prévue de 300 GWh d'ici 2027, la plaçant parmi les leaders mondiaux de l'industrie des batteries au lithium pour NEV. L'entreprise se développe activement sur les marchés étrangers en Asie-Pacifique, Europe-Afrique et Amériques, avec un chiffre d'affaires à l'exportation dépassant les 10 milliards de RMB en 2024 (31,1 % du total). Elle possède plusieurs bases de production en Chine de l'Est, en Chine centrale, ainsi qu'à l'étranger en Allemagne, en Thaïlande, au Vietnam, et construit de nouvelles bases en Europe-Afrique.
Défis et solutions
# | Défi | Solution Ziitek |
|---|---|---|
1 | Les tolérances d'assemblage en hauteur et en planéité des cellules, ainsi que le gonflement/rétrécissement des cellules pendant la charge/décharge, rendent difficile l'obtention d'un contact parfait pour les matériaux d'interface thermique traditionnels. | Utilisation des gels thermiques bi-composants TIF020-19S et TIF035AB-05S, compressibilité >50 %, remplissant automatiquement les interstices de 0,5 à 5 mm, s'adaptant au gonflement des cellules et aux tolérances d'assemblage. |
2 | Les vibrations continues pendant le fonctionnement du véhicule peuvent créer des micro-interstices entre le gel et les surfaces de contact, voire expulser le gel du chemin thermique, entraînant une forte augmentation de la résistance thermique. | Grâce à des résines adhésivantes et une conception de la densité de réticulation, le gel durci est conforme aux normes de vibration automobile (par ex., LV124), résiste à la séparation ou à l'effet de pompage (pump-out), et offre une protection amortissante pour les modules de batterie. |
3 | La fixation sur de grandes surfaces dépend de l'alignement manuel et du retrait du film protecteur, ce qui entraîne des bulles et un mauvais alignement. Différentes structures de pack de batteries nécessitent une découpe dédiée, ce qui entraîne des coûts d'outillage élevés et une gestion complexe des références (SKU). | Le gel TIF est adapté à la production automatisée à grand volume. Lors de modifications de conception, seul le tracé de distribution doit être mis à jour – pas de nouvelles références de pièces. Par rapport à la pose manuelle de pads, l'efficacité est améliorée d'environ 70 % et le coût total est réduit de 35 %. |
4 | Un fonctionnement à long terme à 60–80°C ou plus peut provoquer un ressuage d'huile, un durcissement ou une contraction volumique de la matrice du gel, entraînant une baisse de la conductivité thermique. | Utilisation d'huile de silicone résistante aux hautes températures, d'antioxydants et d'un système de réticulation stable. Le gel réussit les tests de vieillissement à 125°C/1000h, assurant la stabilité à long terme de la conductivité thermique, de la dureté et de la résistivité volumique. |
Contexte du projet
Alors que l'autonomie et la densité de puissance des véhicules à énergie nouvelle continuent d'augmenter, la gestion thermique des packs de batteries de puissance est devenue un goulot d'étranglement majeur pour la sécurité et la durée de vie. En tant qu'entreprise nationale de premier plan dans le secteur des batteries au lithium, le client était confronté à deux défis majeurs pour ses modules de batterie de nouvelle génération : (1) d'importantes tolérances d'assemblage entre les cellules et la plaque de refroidissement liquide (des différences de hauteur pouvant dépasser 2 mm), que les pads thermiques traditionnels ne pouvaient pas entièrement compenser ; et (2) la nécessité de réduire les étapes de fixation manuelle et d'améliorer le rendement et le temps de cycle lors de la mise à niveau de l'automatisation de la chaîne de production.
Défis techniques
Après une étude approfondie de la chaîne de production du client, nous avons identifié quatre points de difficulté techniques majeurs (voir Défis du Module 3). Le plus difficile était de s'adapter à des variations dynamiques d'interstice de ±1,5 mm tout en résistant aux vibrations de qualité automobile (LV124) sans effet de pompage ni déplacement. Le client avait essayé divers pads à haute compressibilité, mais tous ont échoué en raison d'une précision de découpe insuffisante ou d'une relaxation des contraintes après un vieillissement à long terme.
Solution
Ziitek a recommandé TIF020-19S (2,0 W/m·K) et TIF035AB-05S (3,5 W/m·K), des gels thermiques bi-composants pour les applications entre les cellules et les plaques froides, ainsi que pour les barres omnibus et autres points de génération de chaleur.
Paramètres clés du processus :
- Équipement de dépose : Pompe à vis de précision avec vanne de mélange dynamique, ≥24 éléments de mélange
- Méthode de polymérisation : 80°C pendant 30 minutes (compatible avec le poste de cuisson du client)
- Trajectoire de dépose : motif en serpentin, couvrant >90 % de la surface inférieure de la cellule
Après polymérisation, le gel a un module inférieur à 1 MPa, une compressibilité >50 %, n'exerce quasiment aucune pression sur les cellules et offre un bon amortissement. La vérification sur site a montré que le rendement de la dépose est passé de 92 % (fixation manuelle des pads) à 98,5 %.
Tests et validation
Le client a effectué une série de tests conformément aux normes GB/T 31467.3-2015 et LV124 :
Élément de test | Résultat |
|---|---|
Stockage à haute température (125°C/1000h) | Baisse de conductivité thermique <5 %, pas de suintement d'huile, pas de fissuration |
Cycle thermique (-40°C~85°C, 1000 cycles) | Variation de la résistance thermique interfaciale <3 %, pas de délamination |
Vibration aléatoire (24h, 5~200Hz) | Pas d'effet de pompage, surface de contact intacte |
Classement d'inflammabilité | UL94 V-0 |
Rigidité diélectrique | ≥4 kV/mm, bien au-dessus de l'exigence de tension de tenue |
Résultats et valeur ajoutée
Depuis le début de la production de masse en 2024, le client a étendu l'utilisation du gel thermique TIF à trois plateformes de packs de batteries et deux projets ESS. Les achats annuels pour 2025 ont atteint 810 millions de RMB, avec des livraisons totales pour les batteries de VE et ESS dépassant les 10 tonnes. Les principaux gains de valeur sont :
- Coût : En remplaçant les pads découpés, le coût global de la nomenclature a été réduit de 35 %
- Efficacité : Temps de cycle de dépose de 15 secondes/module, soit une amélioration de 70 % par rapport à la fixation manuelle
- Fiabilité : Taux de retour après-vente réduit de 40 % (grâce à l'absence de défaillance par déplacement du gel)
- Allègement : Densité du gel ~2,6 g/cm³, soit 25 % plus léger que les matériaux thermiques comparables
Chronologie de la collaboration
- T4 2023 :Contact initial, fourniture d'échantillons pour test
- T2 2024 :Validation automobile complète terminée, entrée en production pilote
- T4 2024 :Devenu fournisseur principal, couvrant trois modèles de véhicules
- Année complète 2025 :Contrat-cadre annuel, expéditions cumulées > 10 tonnes
Autres cas de gestion thermique
Foire aux questions
Un gel thermique bi-composant peut-il ne pas durcir ?
Oui, c'est possible. Causes principales : mélange insuffisant des composants A/B, contamination du catalyseur au platine (par ex., contact avec du soufre, du phosphore, des amines) ou un rapport de mélange incorrect. Utilisez des buses de mélange statiques à fort cisaillement, maintenez les surfaces d'application propres et vérifiez régulièrement l'uniformité du mélange.
Le gel thermique vieillit-il ou se fissure-t-il après une utilisation prolongée ?
Le gel thermique bi-composant de qualité automobile qualifié utilise une huile de silicone résistante aux hautes températures et un système de réticulation stable. Il réussit les tests de vieillissement à 125°C/1000h sans fissuration ni exsudation d'huile, et conserve une conductivité thermique stable, répondant aux exigences de durée de vie dans le secteur automobile.
Le gel peut-il compenser le gonflement des cellules et les tolérances d'assemblage ?
Oui. Après durcissement, le gel bi-composant présente un module très faible (généralement <1 MPa), une compressibilité >50 %, remplissant automatiquement les interstices de 0,5 à 5 mm, et s'adapte aux cycles répétés de gonflement/rétrécissement causés par les cycles de charge/décharge, maintenant une faible résistance thermique d'interface.
Le processus de dépose automatisé peut-il s'adapter de manière stable au temps de cycle de la ligne de production ?
Oui. Avec des pompes à vis de précision et des mélangeurs statiques à ≥24 éléments, combinés à un durcissement à chaud (80°C/30min), le temps de cycle de dépose peut être contrôlé entre 15 et 30 secondes par module. Une fois les paramètres de l'équipement fixés, l'uniformité du mélange et l'écart de volume de sortie sont <3 %.
Quelle est la durée de conservation et quelles sont les exigences de stockage pour le gel thermique TIF ?
12 mois à température ambiante (25°C). Les composants A et B doivent être stockés scellés dans un endroit frais et sec, à l'abri de la lumière directe du soleil et des contaminants. Aucun prémélange n'est requis avant utilisation – il suffit de charger les composants dans l'équipement de dépose.
