储能胶粘剂选择：粘接、灌封、密封和热管理

储能系统通常采用多种材料技术，而非单一通用的储能粘接剂。在佳迪新能源材料产品组合中，结构胶可实现模块与外壳的组装；热传导材料用于形成传热通道；密封材料保护外壳和连接器；灌封材料用于保护电池管理系统（BMS）和电力电子器件；而涂层则提供电路板的局部防护。

合适的材料系统取决于电池架构、电气设计、热传导路径、机械载荷、环境暴露、制造工艺、使用计划以及系统级安全要求。

为什么储能系统需要多种粘合剂？

电池储能系统由电池单元、模块或机架、冷却结构、控制电子设备、功率转换装置、布线、传感器、外壳和接口服务组成。每个部分都会带来不同的材料问题。

汉高公司发布的可再生能源材料概览将电池组装用粘合剂、结构粘合剂、灌封材料、密封垫圈、共形涂层以及填充热间隙的材料分开列出。陶氏公司也列出了适用于储能和电力电子应用的封装材料和导热材料。这些产品组合说明了为何“储能粘合剂”应被视为一个功能类别，而非单一产品。

电源转换区域应被视为一个独立的材料系统。佳迪的逆变器应用解决方案展示了封装、粘接、PCB保护、密封以及热界面等工艺可在同一设备内部的不同位置出现。

1. 组装用及结构用粘接剂

组装用粘接剂可用于定位或连接电池、模块、支架、外壳及其他组件。结构接头需要明确的机械参数：载荷方向、预期位移、振动、冲击、基材类型、接头几何形状以及失效标准。

筛选候选粘接剂时应考虑以下因素：

· 与实际金属、塑料、涂层和复合材料的粘附性能；  

· 与接头相匹配的剪切、剥离和冲击行为；  

· 在热循环条件下的刚度或柔韧性；  

· 固化温度及其对邻近电池或电子元件的影响；  

· 倒胶、开放时间、夹具时间及生产速度；  

· 检验和工艺控制要求；  

· 维修或拆卸策略。

数据表上标注的最强粘接剂并不一定就是最佳选择。对于需要允许位移或便于维护的接头，可能需要不同的性能平衡。

2. 热界面与导热材料

储能系统在充电、放电和功率转换过程中会产生并重新分布热量。热传导材料可用于电池或模块之间的连接，冷却板周围，电力电子器件之间，以及发热器件与外壳之间的连接。

常见选择包括：

· 用于可控、可压缩界面的热垫；  

· 适用于可变间隙及自动化填充的热凝胶或液体填缝材料；  

· 用于薄型、非粘接界面的导热膏；  

· 同时需要粘接和传热时使用的导热胶粘剂；  

· 在需要封装体积的同时实现热量传递时使用的导热灌封材料。

材料选择应基于组装后的热传导路径。重要参数包括接触面积、界面厚度、压缩程度、表面平整度、空隙、电气绝缘性、应力、老化性能以及生产重复性。一个已发表的可压缩界面材料示例是佳迪的导热硅胶垫，其适配ESS（能量存储系统）需根据实际间隙、压缩程度、绝缘性能及验证要求进行确认。

热界面必须在实际装配间隙和压缩条件下进行验证，而不能仅根据导热系数值来选择。

3. BMS与电力电子封装

灌封材料在电子元件周围形成特定体积的保护层，并固化成一个防护体。根据配方和设计，它可提供电气绝缘、防潮性、减振、机械支撑或热传导等功能。

潜在的ESS应用包括：

· BMS控制板  

· 传感器和连接模块  

· 功率转换电子器件  

· 变频器或逆变器组件  

· 处于恶劣环境中的裸露电子组件  

在选择灌封材料之前，需明确粘度与流动性、固化行为、元件应力、放热特性、介电性能要求、热需求、附着力、返修可行性，以及检测气孔或填充不完全的方法。

当设计需要同时实现封装和热传导时，新型导热灌封胶可作为实际产品参考。最终适用性取决于具体的电子元件、填充几何形状、固化工艺以及已批准的产品技术文件。

4. 外壳密封与密封

只有当材料、接缝几何形状、表面状况、固化工艺、紧固策略以及组装外壳协同工作时，外壳密封才能有效保护系统。必须根据具体的暴露环境和验证方案选择合适的材料。

关键问题包括：

· 接缝是静止的、可移动的还是反复开启的？

· 盖板是永久粘合的，还是为维护而设计的？

· 存在哪些基材和涂层？

· 需要何种边缘几何形状和压缩力？

· 密封件将如何进行检测？

· 哪些环境和外壳测试适用？

切勿将“防水”作为独立的材料规格。必须验证完整的外壳结构，而不仅仅是未固化前的密封材料。

对于电池模块以外的外壳及控制电子设备应用，请参阅佳迪的工业电子应用解决方案。

5. 电路保护用绝缘涂层还是灌封？

绝缘涂层和灌封提供了不同的保护策略：

· 绝缘涂层选择性地覆盖电路板表面，并且可以保留未涂层区域的可访问性；

· 灌封则填充更大的空间，通常会形成更完整的封装。

当重量、选择性覆盖和返工优先时，涂层可能更合适。当组件需要更全面的环境隔离、机械支撑或填充空间时，灌封可能更适合。电子灌封复合材料介绍解释了基本的封装功能和化学类别。

实用型储能粘接剂选择流程

步骤1：将系统划分为材料区域  

创建一份图纸，明确标识每个连接、密封、封装、涂层和热界面，并为每个位置分配唯一的接头或界面ID。

步骤2：为每个区域指定一个主要功能  

示例：  

· 结构粘接；  

· 部件固定；  

· 热传导；  

· 环境密封；  

· 电气绝缘；  

· 振动防护；  

· 选择性PCB涂层。  

· 随后可添加次要功能，但主要功能可避免需求变得模糊不清。

步骤3：记录界面与载荷  

对于每个区域，记录以下内容：

· 基材及表面处理；  

· 间隙或焊线范围；  

· 机械载荷与位移；  

· 电压与绝缘要求；  

· 工作与储存环境；  

· 热流及允许的元件温度；  

· 访问与维护要求。  

· 当该区域为热界面时，应使用热凝胶、垫片和润滑脂对比分析，筛选接触方式，然后再进行产品级测试。

步骤4：匹配制造工艺

确认材料是否必须支持以下要求：

· 手动、半自动或机器人浇注；

· 单组分或双组分计量；

· 室温或热加速固化；

· 垂直或顶部涂覆；

· 进行在线检测；

· 明确的维修和清洁方法。

步骤5：审查文件与合规范围  

收集当前针对特定产品和生产地点的TDS和SDS文件、声明、测试报告以及任何适用的认证记录，核实每份文件的实际覆盖内容。

组件材料的等级并不能自动证明整个储能系统的合规性。UL指出，UL 9540对组装好的储能系统从多个系统方面进行评估，而UL 9540A则是一种针对热失控火灾蔓延的测试方法。因此，材料选择必须支持而非取代系统级工程设计和认证。

步骤6：从样品到系统验证  

分阶段的验证计划可包括：

· 在生产基材上进行材料筛选；

· 组件级别的机械和环境测试；

· 在预定间隙处进行热界面测试；

· 老化和循环后进行子组件测试；

· 设计及适用标准要求的外壳、模块、机架和系统测试；  

· 生产试验，以确认灌装和固化能力。

常见问题

储能系统中使用什么类型的粘合剂？  

储能系统可能使用结构和装配用粘合剂、导热粘合剂、密封材料、灌封材料、共形涂层、热凝胶和垫片。具体选择取决于安装位置和所需功能。

热间隙填充物是否属于粘合剂？  

不一定。热间隙填充物主要设计用于填充界面并传递热量。部分产品具有固化或粘性特性，但其结构粘接性能必须在技术文档和联合测试中得到确认。

BMS电子设备何时需要进行灌封？  

当BMS需要更全面的环境、电气、机械或热保护时，可考虑进行灌封。工程师还应评估元件应力、散热情况、检测与维修需求，以及永久封装可能带来的影响。

是否可以为所有ESS外壳使用相同的密封材料？

否。密封胶的选择取决于基材、接缝设计、位移、固化、环境暴露、使用寿命以及该系统所需的外壳级测试。

粘合剂认证是否能使ESS符合要求？

否。材料文件或组件评级仅适用于其声明的适用范围。ESS合规性和安全评估则针对组装后的系统及其适用标准进行。

结论

有效的储能粘接剂选择应从将系统划分为功能区域开始。结构接头、热界面、外壳密封、封装电子元件以及涂层电路板需要不同的材料选择和验证方法。

佳迪提供适用于新能源和电力电子应用的粘接剂、硅胶封装及热界面材料类别。最终候选材料必须在与技术团队共同审查了具体的ESS架构、基材、热传导路径、工艺流程、文档和测试方案后方可确定。请联系佳迪提交申请细节，以获取初步材料评审。