Сферический наполнитель из нитрида бора для прокладок термозазоров аккумуляторов электромобилей: требования и выбор марки

Контактная площадка толщиной 1,5 мм при мощности 3 Вт/мК на площади 60 см² и мощности 30 Вт снижает температуру на 2,5 °C — удвойте проводимость, и вы сэкономите 1,25 °C, уменьшите ее вдвое, и вы потеряете еще 2,5 °C, что составляет большую часть запаса по температуре перехода для модуля на 800 В. Именно эта арифметика, а не заголовок таблицы данных, определяет, какой сорт входит в комплект. Сферический наполнитель из нитрида бора для прокладок тепловых зазоров аккумуляторов электромобилей оправдывает свою цену при 3 Вт/мК и выше, и становится трудно оправдать цену ниже 2 Вт/мК, тогда как смесь 60/40 с оксидом алюминия выполняет ту же работу примерно на 40% дешевле.

Приведенные ниже цифры взяты из производственных партий XHT и испытаний колодок — Jiangsu Xinhetong New Material Technology Co., Ltd., производителя сферических керамических порошков в Цзиньху, Цзянсу, чья программа исследований и разработок в области технологий новых материалов охватывает сферонизацию, классификацию и испытания на сжатие, от которых зависят составы колодок.

1. Что на самом деле требуется для аккумуляторной батареи электромобиля от заполнителя промежуточной площадки?

Обязательными являются шесть требований, и только одно из них - теплопроводность: 2,0–3,5 Вт/мК сквозной плоскости k, диэлектрическая прочность не менее 5 кВ на миллиметр, полезное сжатие 15–50 %, остаточная деформация при сжатии менее 10 %, плотность менее 1,6 г/см³ и отсутствие утечек масла выше 1 % при 150 °C. Наполнитель, который выигрывает по k и проигрывает по любому из пяти остальных, не проходит квалификацию, обычно на уровне пакета после того, как инструмент уже разрезан.

Диэлектрические требования — это то, что BN решает дешево.

Для блока на 400 В требуется примерно 2,5 кВ базовой изоляции, а для блока на 800 В — 3,5–4 кВ, измеренного по контактной площадке, а не по голому наполнителю. Один только силикон выдерживает напряжение 20 кВ/мм; загрузка его до 55 об.% снижает это напряжение до 8–12 кВ/мм, поскольку каждая граница раздела частица-матрица представляет собой участок частичного разряда. При толщине 1 мм все равно остается 8–12 кВ при требуемых 4 кВ — удобно, но только если в подкладке нет пустот и частиц размером более трети ее толщины.

С этого последнего пункта начинается выбор оценок. Агломерат 120 мкм в подушке толщиной 0,8 мм – дефект по толщине 15 %; при давлении ниже 30 фунтов на квадратный дюйм он становится проколом майлара. Для тонких подушечек требуется хороший D50, а это противоположно тому, что предполагает покупатель, ориентированный на экономию. Для любого сферического наполнителя из нитрида бора для прокладок теплового зазора аккумулятора электромобиля это ограничение превосходит показатель проводимости в запросе цен.

Вес — это характеристика, а не сноска.

При равной 4,5 Вт/мК прокладка с наполнением BN имеет плотность 1,43 г/см³ против 1,89 для подушки из оксида алюминия, поскольку для достижения той же проводимости глинозему требуется 58 об.%, а BN — 45. На упаковку площадью 12 м² это составляет примерно 8 кг, или около 0,5% от массы упаковки на 100 кВтч — достаточно, чтобы иметь значение в сегменте, где обсуждается каждый килограмм.

BN также удерживает сжатие ниже 8% при 55 об.%, в то время как соединение оксида алюминия при 58 об.% составляет 10–14%, поскольку более твердые частицы сопротивляются восстановлению силикона. Более низкая установка означает, что колодка сохраняет силу отскока после 1000 термических циклов, а не превращается в зазор.

✅ Итог: сначала пройдите квалификацию по диэлектрической прочности, остаточной деформации при сжатии и плотности; теплопроводность — самый простой из шести материалов.

2. Какая сферическая марка BN подходит для колодок данной толщины?

Выберите D50, составляющий одну треть толщины площадки или меньше, удерживайте загрузку на уровне 50–58 об.% и выбирайте соотношение смеси по заданной проводимости, а не по цене порошка — такая последовательность дает площадку 0,8 мм с толщиной 40–50 мкм, площадку 1,5 мм 60–75 мкм и площадку 3 мм 90–120 мкм. Все остальное, включая долю глинозема, вытекает из этих трех решений.

Контрольный список требований к наполнителю теплового зазора для аккумуляторных блоков электромобилей обычно начинается и заканчивается одним числом проводимости, поэтому так много первых образцов возвращаются с правильным k и неправильным сжатием. Два конструктивных решения исправляют это еще до того, как образец будет спрессован.

Бимодальный вариант превосходит одноклассный при той же нагрузке

Смешивание 70% фракции 70 мкм с 30% фракции 15 мкм заполняет пустоты между большими сферами, поэтому те же 55 об.% достигают проводимости, в 1,4 раза превышающей проводимость односортного компаунда, или удерживают тот же k с меньшей нагрузкой на 8 пунктов и заметно более мягким сжатием. Мелкие частицы также снижают риск проколов, поскольку самая крупная частица в подушке по-прежнему представляет собой крупную фракцию размером 70 мкм, а не агломерат.

XHT вырезает эти окна в том же классификаторе, который используется для производства специальных керамических изделий , и применяет идентичные испытания на прочность на раздавливание к агломератам BN, то есть, как подушка с концентрацией 55 об.% сохраняет свои клеточные стенки неповрежденными в течение цикла прессования под давлением 30 фунтов на квадратный дюйм.

Какое место в рецептуре занимает оксид алюминия

При значениях выше 3 Вт/мК BN является единственным практичным путем. В диапазоне от 2,0 до 2,5 Вт/мК (большинство призматических модулей на 400 В) смесь BN и оксида алюминия 60/40 достигает целевого показателя примерно при 60 % стоимости наполнителя, состоящего из BN. Для упаковки мощностью 100 кВтч, содержащей примерно 18 кг BN, это составляет 1600 долларов США за наполнитель против 1030 долларов США, поэтому в этом сегменте смесь является стандартом по умолчанию, а не оптимизацией.

Покупатели, работающие по обоим маршрутам, могут ознакомиться с производством линий по производству электронных специальных материалов и линий BN за одно посещение объекта и сравнить степень сжатия (а не только k) на колодках, отжатых на каждой из них.

Образцы термического наполнителя из нитрида бора из заводской программы в Китае — это самый быстрый способ сделать этот выбор, при условии, что образец соответствует производственной партии. Попросите D50, прочность на раздавливание и диэлектрическую прочность для одного и того же сертификата подлинности и прессуйте образец под собственным давлением, а не под давлением поставщика.

✅ Итог: сначала определите размер марки по толщине колодки, а затем позвольте соотношению смеси, а не цене порошка, задать проводимость.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Всегда ли более тонкая колодка требует более тонкого сплава? О: Да, и ограничение является механическим, а не термическим. Любой сферический наполнитель из нитрида бора для подушек теплового зазора аккумуляторной батареи электромобиля должен содержать крупнейшие частицы, составляющие менее одной трети толщины прокладки; кроме того, давление 30 фунтов на квадратный дюйм превращает одиночный агломерат в слабое место диэлектрика.

Вопрос: Насколько на самом деле меняется набор компрессии с течением времени? A: Хорошо диспергированная подушечка BN с содержанием 55 об.% имеет схватывание 6–8% через 70 часов при 100 °C по сравнению с 10–14% для соединения оксида алюминия с 58 об.%. Поскольку требования к наполнителю теплового зазора в документах аккумуляторных блоков электромобилей предполагают, что колодка сохраняет полезное отклонение 15% после 1000 циклов, эта разница определяет, будет ли контактная площадка толщиной 1,5 мм по-прежнему контактировать в конце срока службы.

Вопрос: Можем ли мы получить соответствующие образцы, прежде чем приступить к использованию инструмента? О: Да, и это обычный первый шаг. Образцы термонаполнителя из нитрида бора по заводской программе в Китае должны отгрузить 1 кг любого окна D50 со склада в течение недели с сертификатом подлинности, содержащим D50, прочность на раздавливание и диэлектрическую прочность для этой партии; XHT добавляет данные набора сжатия по запросу. Бимодальные смеси по индивидуальному заказу начинаются с 25 кг, а наполнитель под собственной торговой маркой OEM поставляется в соответствии с соглашением о неразглашении.

Нажмите пробную площадку из соответствующей партии, а не из брошюры.

Отправьте в XHT толщину колодки, целевое значение k и напряжение аккумулятора, и вы получите D50 и рекомендации по смешиванию с данными о диэлектрике и остаточной деформации, измеренными на этой партии, плюс 1 кг для прессования под вашим собственным давлением. Двух оценок параллельно обычно достаточно, чтобы закрыть решение. Соотношение смесей по индивидуальному заказу указывается напрямую с завода от 25 кг, а оптовые цены начинаются от 1 т. Компания Jiangsu Xinhetong New Material Technology Co., Ltd. поставляет сферические фракции BN, глинозема и SiC с одного завода, поэтому смесь можно квалифицировать как одно соединение, а не как две закупки.