[摘要]本文介绍了双组份硅导热材料TPC-213-HT在动力电池液体冷却系统中的应用，并详细说明采用点胶工艺对扁平液体冷却盘管进行三面包胶的方案，实现了绝缘导热包裹材料一次性加工完成的要求。
1．动力电池模组的散热系统是保证电池寿命及续航时间的关键
动力电池是电动汽车的关键技术，在混合动力汽车或纯电动车中，动力电池为马达提供驱动，为车上的电动设备及辅助设备提供动力，缩小甚至去掉了发动机，为新技术引入电动汽车提供了可能。动力电池的成本上占了电动汽车总成本的1/3以上，动力电池的设计不仅影响到电动汽车的成本，重量，体积，对汽车的可靠性及续航能力至关重要，电池的老化会降低电动汽车的可靠性，甚至会引发安全相关的问题。
动力电池的导热散热的设计非常重要，动力电池模组的温度会影响电池的电化学系统的工作，充放电的效率，电池充电能否充满，电池的功率与能量，电池的安全与可靠，从而影响到电池的寿命及为达到相关寿命的费用，电池的温度进而会影响电动汽车的性能，可靠性，安全性，及寿命和费用。
图1为动力电池随温度变化的功率示意图。可以看到当电池的温度高于35℃时，电池的输出功率及充电可达到的最大功率均会衰减，而当电池温度低于15℃时，因电化学特性的延缓，出输的功率及充电可达到的最大功率均会下降，期望的理想电池温度范围是15℃至35℃，工程师的设计应使电池的温度尽可能在这个
范围内，如果不能工作于这个范围，电池可用的功率就会变小，从而限制了电动车的行驶范围，电池功率与能量的衰减，使得生产者为保证所承诺的里程，工程师选用的原始电池的尺寸要足够大。
图1
电池的热管理系统的设计需考虑汽车工作于各种天气情况。当汽车在高温工作条件下，首先要考虑的是电池的寿命，安全性。由于动力电池包内热量是呈梯度，电池的老化并不是均匀的。要求冷却系统能够应对工作环境可能是24小时的高温，应对在行驶过程中电流可能从中等要求到大电流需求带来的电池发热，及快速充电时的发热。而汽车在低温工作条件下，首要考虑的因素为电池工作状态是否能正常，快充可能带来的损坏，并需要加热系统以便在寒冷条件下，充电/放电均需要电池预加热以工作在一个比较合适的温度。
动力电池包热管理系统的作用之一是，为使电池工作于最佳状态并保持最佳的寿命，电池组必须在期望的温度范围内工作，这个温度范围是15℃至35℃。
图2为研究人员测试的电池组内
部发热的情况，可以看到因为散热的不
均匀，热量可能产生堆积。动力电池包
热管理系统的另一个作用是，在动力电
池包内减少不均匀的温度变化，以避免
不同电池模组间的工作状况的不均衡，
从而导致整体性能的下降，要求的温度差别要小于3℃至4℃。图2 动力电池包热管理系统的第三个作用是消除由于温度失控/热失控带来的潜在危险。2．业界常采用的两种对电池组进行热管理的方案
2．1采用空气流动进行散热
优点 缺点
所有的废热会散发到空气中 热传输效率低
无需单独的冷却环路 电池组中温度变化大
低质量空气与分配系统 与车厢的空调系统相连
无泄漏 电池散发出的气体有进入车厢的可能
无液体相关的电气短路 风扇的吹动功耗大
设计简单 风扇的吹动的噪音大
低成本，易于维护
2.2采用液体进行散热控制
汽车冷却系统采用空气流动方法散热的效果不够好，很难达到要求，工程师更多的是采用液体冷却系统。
优点 缺点
电池组/电池包的热量分散均匀 需增加部件
热传输能力强 更重
热控制效果好 液体与电的绝缘必须考虑
液体泵的功率小 液体泄漏的可能
可以做到小体积，紧凑的设计 高维护费用
低温时液体的流动性变差
成本高
据totalbatteryconsulting 统计，汽车业界动力电池采用的冷却系中，59%是液体冷却系统。如下图所示，
以下为几例采用液体冷却系统的动力电池的车型
3．Tesla Model S的液体系统进行热管理
Tesla Model S的锂电池组如下图所示，在这块板上一共有444节电池，每74节并联成一组，整块电池板由6组电池串联而成。可以算出在这款Tesla Model S 85车型上一共有7104节18650锂电池。电池组的6块分区排布见上图红线部分。
下图为Tesla在专利中公布的液体热管理系统
在锂电池组内部，灌注水乙二醇的导热铝管呈S形状环绕。下图中左右两侧的接口为水乙二醇液体的循环接口，在铝管外还包裹着一层橘黄的绝缘胶带。为防止绝缘胶带意外破裂，导致铝管与锂电池外壳接触造成短路，Tesla在铝管外部还加了一层绝缘胶进行隔离。在其他没有铝管通过的电池之间，也使用了一层绝缘胶进行隔离。
“冷却液”是用来保持电池的温度一致性的。由于Tesla电池的密集摆放，中心区域聚集的热量相比周边必然会多很多，若是没有铝管传递热量来保持电池温度的一致性，必将造成各单体电池之间的温度不均衡，最终会影响电池性能的一致性及电池荷电状态（SOC）估计的准确性，从而影响到电动车的系统控制。
即便Tesla使用的是一致性如此高的电池，也无法保证电池在实际工作中的一致性。因为电池在不同温度下的热耗率（每产生1kW•h的电能所消耗的热量）是不一样的，这是由于电池内部的化学反应与温度是密切相关的。如果电池在绝热或者高温等热传递不充分的内部环境中运行，电池温度将会显著上升，从而导致电池组内部形成“热点”，最终可能产生热失控。
而电池一致性一旦出现问题，对整个电池组的寿命将会产生很大的影响。Tesla使用了高传热效率的铝管和高比热容的液体冷却方案来保持电池温度的一致性，这样做不仅是出于
安全，对电动车的续航也是至关重要的。
据称Tesla使用的电池热管理系统可以将一
块电池组内各单体电池的温度差异控制在
±2℃以内。
据相关资料显示，Tesla铝管内的工作
液体配方是由50%的水和50%的乙二醇组
成的。这是为了避免在低温环境下工作液
体结冰的情况发生。右图中从管道中流出
的绿液体就是Tesla的工作液体。
4. 液体冷却系统的关键----U形冷却铝质盘管
液体冷却系统的作用是通过液体的流动将密集排列的电池的热量带走。这就要求U形冷却管要与电池紧
密接触，接触面上尽可能不留间隙。而为防止电池与铝管直接接触发生短路，又要求电池与铝管之间用导热绝缘材料进行隔离。采用的方案可以有导热垫片，电池组整体灌封。
冷却管表面导热处理的要求，
绝缘（避免电池组与金属管壁直接接触）
导热（导热系数>1.2W/m*K)
一定的厚度并有一定的压缩变形量
对冷却水管的粘附性好
耐磨，抗振动
1）采用导热垫片放置于冷却管与电池之间，
导热垫片的厚度保证了电绝缘性，而导热垫片的
压缩变形量使得电池与冷却管表面间的细小缝
隙均可以填充。但一般的导热垫片没有粘接性，当发生剧烈的震动时，有可能使导热垫片在电池与冷却铝管间发生偏移，产生安全隐患。而如果专门在导热垫片两面进行背胶，又会极大地影响导热性能。而具有粘接性的导热双面胶带通常为亚可利材料，基本上没有阻燃特性，而且成本较高，并不适用。
2）如果采用整体灌封的方案，双组份灌封胶填充在冷却铝管和电池中间和整个电池模组中，能将热量在整个电池模组中传递并使热量均匀。如何保证铝管与电池间灌封胶的厚度
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