在電動汽車發(fā)展的前幾年，動力電池是由數(shù)個或數(shù)十個電芯（包括圓柱形電芯、方形電芯及軟包電芯）組裝成模組，再由數(shù)個模組組裝固定于PACK殼體中，形成汽車動力電池包，即電芯-模組-電池整包模式。
這種結(jié)構(gòu)由于有模組的存在，機(jī)械連接固定都比較方便，結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用并不十分必要。近些年，由于電動汽車輕量化及長行駛里程的趨勢壓力， CTP 結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生 。CTP 結(jié)構(gòu)提升了電池包的體積/重量能量密度，進(jìn)一步延長了車輛續(xù)駛里程。? ? ? ?
CTP電池那什么是CTP呢？CTP是英文Cell to Pack的縮寫，即將傳統(tǒng)的電芯—>模組—>整包這個制造過程簡化為電芯—>整包, 省去了電池模組組裝環(huán)節(jié)。因此和傳統(tǒng)電池包相比，CTP電池包體積利用率提高了15%-20%，電池包零部件數(shù)量減少40%，生產(chǎn)效率提升了50%。這種CTP結(jié)構(gòu)的電池包，一般需要大量使用膠粘劑來連接固定電芯，而無法使用傳統(tǒng)的機(jī)械連接方式。CTP結(jié)構(gòu)的動力電池PACK特點(diǎn)是電芯尺寸加大或特異形狀，取消了中間模組或大幅度減少，其組裝過程是由電芯直接組裝粘接到PACK殼體：粘接用膠量相對較大，涂膠膠線走線相對較長；粘接合攏時間依據(jù)自動化程度有所差異。膠粘劑在動力電池CTP結(jié)構(gòu)中的作用是非常重要的，用于CTP的膠粘劑有兩大類：第一類就是以結(jié)構(gòu)粘接為主，兼顧一定的導(dǎo)熱作用；第二類就是以導(dǎo)熱粘接為主，膠粘劑將電芯工作時產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出到外部的散熱部件，實(shí)現(xiàn)熱管理的部分功能作用，兼顧結(jié)構(gòu)粘接要求。這篇文章我們主要探討第一類結(jié)構(gòu)粘接的具體性能要求。這一類的結(jié)構(gòu)膠粘劑必須起到把電芯與PACK殼體可靠連接、固定的作用，代替原來模組結(jié)構(gòu)的機(jī)械連接。CTP 結(jié)構(gòu)用結(jié)構(gòu)膠的性能要求由于整體PACK以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可靠性、穩(wěn)固性來自于結(jié)構(gòu)膠的粘接連接，代替了原有的機(jī)械連接方式，因此結(jié)構(gòu)膠的粘接強(qiáng)度及本體強(qiáng)度就要求有比較高的指標(biāo)，一般要求8 MPa以上甚至更高。這樣高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用于方形電芯的側(cè)面或底面，根據(jù)電芯從尺寸及外形不同，一般粘接面積可以達(dá)到3000mm2以上，單個電芯粘接力可達(dá)24000N以上，有的特殊形狀的方形電芯可以讓粘接面積達(dá)到17000mm2，理論上單個電芯粘接力甚至可以達(dá)到136000 N以上，較好地滿足電芯直接穩(wěn)固固定在PACK殼體內(nèi)的要求。結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度衡量可以是對接拉伸強(qiáng)度或者是搭接拉剪強(qiáng)度。2. 粘接材質(zhì)的適應(yīng)性： PET膜、3003 鋁合金要想使電芯獲得高的固定粘接力，不僅要有結(jié)構(gòu)膠本身的較高的拉伸強(qiáng)度以及更大的粘接面積，還要有對粘接材質(zhì)的適應(yīng)性，以及考慮被粘接材質(zhì)的本體強(qiáng)度。那么CTP 結(jié)構(gòu)的動力電池結(jié)構(gòu)膠適用于哪些材質(zhì)呢？首先看一看方形電芯的材質(zhì)：方形電池的殼體一般使用3003鋁合金。為了使電芯外殼具有絕緣性，大部分電芯生產(chǎn)廠商采用PET 薄膜包覆或半包覆方形電池的外殼；還有一種是采用絕緣粉末涂料（噴粉）的方式在電芯外殼涂覆一層絕緣涂層，如下圖。? ? ? ?
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? ? ? ?這兩種電芯的表面材質(zhì)以及相對應(yīng)的PACK殼體或絕緣膜就是結(jié)構(gòu)膠粘接的對象：PET（又稱藍(lán)膜）、噴粉涂層（環(huán)氧或其他樹脂）及3003鋁合金。由于 PET 藍(lán)膜一般采用壓敏膠背膠的方式將PET 藍(lán)膜包覆在電芯殼體外， 或者采用熱縮方式套在電芯殼體上，那么結(jié)構(gòu)膠對于PET藍(lán)膜（一般要經(jīng)過等離子或火焰預(yù)處理）的粘接要能夠保證粘接強(qiáng)度大于PET藍(lán)膜的背膠與電芯鋁合金殼體的粘接或者能夠達(dá)到PET藍(lán)膜破壞的強(qiáng)度。對于 3003 鋁合金以及噴粉涂層的粘接， 要能夠達(dá)到破壞時的內(nèi)聚破壞， 換句話說就是粘接膠層的破壞， 而不是粘接膠層與鋁合金或噴粉涂層的界面脫開。
動力電池 PACK 裝載于汽車上，行駛中難免會受到顛簸 、沖擊及振動等，電芯的固定粘接也要承受擠壓、剝離、彎曲和疲勞等各種力的考驗(yàn)。粘接可靠性不僅取決于粘接強(qiáng)度，在受到?jīng)_擊振動時，粘接膠層的柔韌性更重要。結(jié)構(gòu)膠的 柔韌性可以從兩個方面來考察。一是斷裂伸長率： 斷裂伸長率表征的是膠粘劑本體在受到外力作用時能夠承受的受力變形能力，更高的斷裂伸長率意味著可以抵御更大的受力變形。斷裂伸長率達(dá)到100%，甚至≥150% 就是這一期望的具體體現(xiàn)。? ? ? ?
二是彈性模量（儲能模量）：值越大，使材料發(fā)生一定彈性變形的應(yīng)力也越大。對于動力電池的電芯粘接可靠性，往往需要進(jìn)行有限元分析，計(jì)算機(jī)模擬分析時一個重要的輸入指標(biāo)是模量（或泊松比）。在CTP結(jié)構(gòu)膠的工程應(yīng)用中，低模量是更期望的特性。結(jié)合第一點(diǎn)的強(qiáng)度要求，低模量與高強(qiáng)度是有一定的相互克制的。有公司及一些標(biāo)準(zhǔn)儲能模量（常溫）要求低于800 MPa，甚至個別的結(jié)構(gòu)膠要求低于 300 MPa。汽車的長期可靠運(yùn)行的基本要求，傳遞到動力電池，CTP結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)膠的耐老化特性同樣重 要。對于膠粘劑來說，耐老化特性可以通過冷熱循環(huán)和濕熱老化測試來考察。可以參照GB/T7124 的相關(guān)規(guī)定測試。耐冷熱循環(huán)測試不同的汽車廠家或標(biāo)準(zhǔn)有不同要求，老化條件參考汽車常用的耐老化測試 方法，可以在-40～80℃（或 90℃）高低溫交變循環(huán)，單次循環(huán)模式如下圖，循環(huán)次數(shù)可以由電池包設(shè)計(jì)及膠粘劑供應(yīng)商雙方商定。? ? ? ?
耐濕熱老化，一般是“雙85”（85 ℃，85%相對濕度）條件下，1000 h老化。耐老化后的性能指標(biāo)與初始指標(biāo)進(jìn)行比對，不小于70%。結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用于動力電池，作為汽車動力電池材料的一部分，阻燃性是基本的要求。阻燃測試考慮其應(yīng)用環(huán)境，采用鋁-膠-鋁三明治結(jié)構(gòu)膠層厚度0.5 mm進(jìn)行測試，要求達(dá)到V0級。可以按照GB/T2408的規(guī)定進(jìn)行測試。結(jié)構(gòu)膠直接應(yīng)用于電芯粘接，絕緣性也是基本要求，介電強(qiáng)度要大于10 kV/mm；體積電阻率要大于1×1012Ω.cm 。可以參照 GB/T 1408的相關(guān)規(guī)定測試。對于高強(qiáng)度低模量的結(jié)構(gòu)粘接膠，一般不考察其導(dǎo)熱特性。但在動力電池PACK系統(tǒng)中，熱管理是非常重要的一個子系統(tǒng)，電芯的熱量需要能夠及時散發(fā)出去。如果結(jié)構(gòu)膠的導(dǎo)熱系數(shù)能夠在0.2 W/(m·K)以上，能夠起到一定的導(dǎo)熱散熱功效［空氣的導(dǎo)熱系數(shù)約為 0.0267 W/(m·K)］。用于CTP結(jié)構(gòu)電芯粘接用高強(qiáng)度低模量結(jié)構(gòu)膠，需要對整體電池包進(jìn)行振動臺架測試，滿足耐沖擊振動要求，可以參照《GB/T 31467.3電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第3部：安全性要求與測試方法。用結(jié)構(gòu)膠的工藝性能要求工程膠粘劑是一門應(yīng)用科學(xué)，除了上述性能要求外，對結(jié)構(gòu)膠的組裝性能，比如可操作時間、固化時間、固化溫度、觸變性及粘度等都有要求。結(jié)構(gòu)膠是應(yīng)用在動力電池PACK的總裝工藝過程中，其應(yīng)用工藝的重要性不言而喻。綜上所述，動力電池CTP結(jié)構(gòu)的粘接用結(jié)構(gòu)膠，從應(yīng)用角度來看，基本性能要求具有良好的材質(zhì)適應(yīng)性、高強(qiáng)度低模量、良好的耐候性以及阻燃絕緣環(huán)保等基礎(chǔ)性能。配合動力電池的組裝工藝過程，在操作時間、初固定位時間、觸變性和混合比例方面有一些工程性的工藝性能要求。參考資料：動力電池 CTP 結(jié)構(gòu)需要什么樣的結(jié)構(gòu)膠粘劑？富樂（中國），互聯(lián)網(wǎng)資料等。原文始發(fā)于微信公眾號（鋰電產(chǎn)業(yè)通）：動力電池CTP結(jié)構(gòu)需要什么樣的結(jié)構(gòu)膠粘劑？
