整合式電動車電池包 密封、冷卻與加熱

透過 Z-foam 800 矽膠泡棉、TIF 導熱凝膠與導熱片、以及 Kheat 薄膜加熱器等全系列材料,解決電池包的密封防水、熱管理及低溫加熱問題,提升電池包的安全性與效率。

解決方案總覽

隨著全球新能源車產業的快速發展,電池包能量密度不斷提升,對密封、熱管理及低溫加熱提出了更高的要求。在印度、北歐等極端氣候地區,溫度範圍從 -40°C 到超過 45°C,雨季涉水深度可超過 300 mm,傳統密封材料容易老化失效。同時,更高的電芯功率密度導致熱應力增加,而冬季低溫則會降低電池活性,使啟動功率需求增加 40-70%。Ziitek 提供整合性的導熱、密封及加熱解決方案,協助 OEM 應對嚴苛的運作條件,提升車輛的安全性和可靠性。

應用場景挑戰

  • 在新能源電池的整個生命週期內維持穩定的防水密封仍然具有挑戰性,在浸水條件下存在洩漏風險。
  • IGBT 和 MOSFET 等功率元件對壓力高度敏感;過大的組裝壓力可能會導致晶片破裂或焊點失效。
  • 鋰離子電池對溫度高度敏感,最佳工作溫度為 15°C–40°C,在低溫下會出現顯著的性能衰減和安全風險。
  • 隨著新能源車朝著更高能量密度、更長續航里程和更快充電速度發展,電池組面臨日益複雜的環境和運作挑戰。單一功能的材料或設計已無法滿足保護、熱管理和加熱的綜合需求。

方案價值

  • Z-FOAM800 是一款吸水率極低的閉孔矽膠泡棉。其通過 UL157 認證,可實現穩定的 IP67/IP68 防水等級。壓縮永久變形率 <5%,確保在汽車應用中,使用壽命超過 10 年/20 萬公里仍密封零失效。
  • TIF020-19 是一款柔軟的半固態凝膠材料,可在極低的組裝壓力 (<10 psi) 下運作。它有助於避免因導熱墊片過硬或過度壓縮所造成的應力損傷,同時確保全面的表面接觸和高效的熱傳導。
  • PI 加熱膜 Kheat PI-RPLJ001 (35.2V-550W)-A1 (3M468) 可直接整合於電池包內部。其結構簡單、反應快速,可實現迅速加熱,進而提升電池安全性並延長使用壽命。
  • 將電池包的密封、導熱及加熱功能整合為一的設計,可將組裝時間縮短 45%,並將散熱效率提高 63%;自動化生產則能有效降低並控制成本達 35%。

產業現況與趨勢

新能源車的滲透率正迅速攀升,預計 2025 年全球銷量將超過 2000 萬輛。作為核心能源單元的電池包,其安全性直接決定了整車的安全。然而,印度、東南亞等市場面臨高溫、暴雨和積水的惡劣環境;北歐和中國北方則需應對 -30°C 以下的低溫。電池包必須能防止濕氣、灰塵和電解液侵入,在充放電時高效散熱,並在寒冬中快速預熱電芯。單一材料已無法滿足這些複合性要求,整合性的密封、導熱與加熱解決方案變得不可或缺。

三大技術痛點

痛點一:長期密封防水的可靠性不足。傳統的 EPDM 或普通泡棉在長期壓縮後會產生較高的壓縮形變(通常 >15%),導致密封介面壓力降低,難以維持 IP67 等級。在印度雨季道路嚴重積水時,任何密封失效都會大幅增加短路風險。

痛點二:極端溫差下,寬溫域熱管理失效。電池系統必須在 -40°C 的快速預熱和 45°C 的高效散熱之間切換,但傳統熱管理方案難以兼顧兩者,導致溫度控制延遲、性能下降,並增加安全和使用壽命的風險。

痛點三:振動衝擊與熱管理的耦合挑戰。行駛中的持續振動可能導致電芯位移、連接器鬆動,甚至內部短路。同時,高倍率快充使得電芯底部與冷板之間的微小間隙成為散熱瓶頸;傳統導熱片難以同時提供壓縮順應性和長期可靠性。

Ziitek 的整合解決方案

1. 電池箱主體密封:Z-FOAM800 矽膠泡棉

Z-FOAM800 採用閉孔矽膠泡棉結構,具備超低吸水率 (<0.1%)、UL157 墊圈認證及 UL94 V-0 阻燃等級。它在 -40°C 至 200°C 範圍內保持彈性,壓縮形變率低至 1.8%(在 85°C/85% RH 環境下 1000 小時後)。透過模切加工精確貼合電池殼體密封槽,並結合鉚釘螺母限位設計(壓縮率 50-60%),確保長期的 IP67/IP68 防水性能。

Images Industries New Energy Z Foam800 Pack Sealing

2. 電芯底部與液冷板之間的導熱介面:TIF 系列導熱凝膠 / 矽膠片

當電芯底部不平整或間隙超過 1.5 mm 時,傳統導熱片無法有效填充。Ziitek 的 TIF020-19S (2.0 W/m·K) 和 TIF035-05AB (3.5 W/m·K) 雙組份導熱凝膠可自動點膠,填充高低差、間隙或不規則表面。凝膠對元件幾乎不產生壓力 (<10 psi),避免損壞壓力敏感的電芯或 IGBT 模組。熱阻抗低至 0.080°C·in²/W @10 psi,顯著提升散熱效果。對於片狀應用,TIF100 系列 (1-5 W/m·K, Shore 00 27-65) 同樣提供低應力的順應性。

Images Industries New Energy Tif Gel Auto Dispensing

3. 低溫加熱:Kheat SP / PI 系列加熱器

在寒冷氣候下,電池內阻增加,啟動功率需求比夏季高出 40-70%。Kheat 矽橡膠加熱器 (-40°C 至 150°C) 和聚醯亞胺 (PI) 加熱器 (-60°C 至 250°C) 可設計分區加熱,功率密度為 1-2 W/cm²,厚度為 0.2-5 mm。加熱器可單面背膠,貼附於電芯底部或側面,並搭配溫度感測器進行精確控制。當與 TIF 導熱材料結合使用時,它們在低溫下提供均勻加熱,在高溫下則不阻礙熱傳導,構成一個閉環的熱管理系統。

Images Industries New Energy Kheat Heater Pack Install

推薦產品

應用

推薦料號

主要規格

電池箱主體密封

Z-FOAM800 系列

壓縮形變 ≤5%,UL94 V-0,-40 至 200°C,IP68

電芯底部與液冷板

TIF035-05AB 雙組份導熱凝膠

導熱係數 3.5 W/m·K,熱阻 0.080°C·in²/W @10 psi,可點膠

電芯模組間緩衝

TIF100 系列導熱片

導熱係數 1-5 W/m·K,硬度 Shore 00 27-65,UL94 V-0

低溫加熱

Kheat SP (矽膠) / PI (Kapton)

功率密度 1-2 W/cm²,厚度 0.2-5 mm,-60 至 250°C

輔助密封 (螺絲孔等)

Zpaster 917T01 阻燃膠帶

UL94 V-0,與 Z-FOAM800 高度相容

真實世界的成功

真實 成果,源自真實專案

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