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動力電池結構膠工藝性能具體要求
1. 可操作時間要
一般來說可操作時間是指膠粘劑施膠后保持粘性,不影響粘接效果的時間。對于雙組分結構膠,A/B 組分混合后就開始反應,一定時間后混合后的膠粘劑會失去粘性,粘接就會出現(xiàn)浸潤不好等潛在失效可能,這一段時間可以認為是可操作時間。
由于動力電池PACK 部件以及電芯尺寸都比較大,需要涂膠裝配零部件較多,在膠粘劑涂敷后到部件合攏粘接裝配的時間是裝配工藝節(jié)拍和設備能力等決定的,那么結構膠的可操作時間就要考慮從A/B 組分混合后(如果是雙組分的)到粘接部件的合攏裝配、工裝夾具定位的時間間隔,并留出足夠的安全系數(shù)。裝配工藝節(jié)拍的不同、自動化程度不同,以及后續(xù)固化方式的不同等,對應結構膠的可操作時間也會不同。
如果是快節(jié)拍裝配,常溫后固化,則可操作時間要求比較短,可能會要求≥ 5 min,甚至更短;如果是裝配節(jié)拍相對慢一些且裝配線考慮涂膠裝配后的加溫固化,則可操作時間可以要求更長,甚至要求≥ 40 min。
2. 初固時間(固化速度或達到定位強度時間)
要求膠粘劑的固化特性是隨著時間推移(或加溫等其他措施),其強度逐漸是上升的。結合動力電池PACK 粘接組裝工藝及后續(xù)工藝,粘接后的電池電芯具有一定的結構強度后更方便后續(xù)裝配工藝的實施,因此結構膠的初固時間(固化速度或達到定位強度時間)也是非常重要的工藝性能指標。
根據(jù)PACK 裝配工藝、工裝及設備設計不同,粘接后的固化工藝有常溫固化和加溫固化兩種方式。
為保證組裝效率,常溫固化的結構膠一般要求盡可能短時間內達到能夠搬運等定位強度(約0.5 MPa),這一要求與充分的可操作時間有一定矛盾。因此,達到定位強度的初固時間一般在30 ~ 60 min。加溫固化的結構膠可以兼顧長可操作時間與快速定位初固的要求,初固時間在70 ~ 80 ℃條件下15 ~ 20 min,達到0.5 MPa的定位強度。后固化可在80 ℃、4 h 時達到8 MPa 以上的強度或基本完全固化。加溫固化的裝配線需要配置加溫設備。
3. 觸變性及粘度要求
動力電池PACK 電芯粘接組裝過程中,電芯被拿取、定位和涂膠等工藝動作,以及涂膠完成后的組裝粘接工藝動作,很有可能需要翻轉,涂膠位置也有可能是垂直立面。這要求涂敷在電芯或PACK 殼體(或保護層)上的結構膠不能流淌,涂敷的膠粘劑膠線需要保持涂敷的形狀,以保證組裝粘接的過程可靠穩(wěn)定。因此,良好的觸變性是結構膠必須的工藝性能,以保證涂敷的膠粘劑形狀穩(wěn)定,立面不流淌。
同時,由于動力電池PACK尺寸都比較大,組裝過程中的涂膠機器手操作半徑范圍也大,有的可達2 m 以上,再加上涂膠工序場地、電芯上裝工位以及結構膠膠桶定位工位的實際距離考慮,結構膠的輸膠管路長度都比較長,可能達到5 ~ 10 m,因此結構膠的粘度不宜太高,以便于順暢打膠,A/B 組分混合后的粘度不宜超過60 000 cps。
否則就需要非常高的輸送壓力,也可能造成出膠速率低,影響涂膠效率、整體裝配效率。另外,A/B 組分的結構膠,兩組分的粘度也不宜相差太大,以保證穩(wěn)定的混合效果。
4. 混合比例要求
一般動力電池的結構膠是雙組分的,混合均勻后的膠粘劑才能夠發(fā)揮其性能,對于A/B 組分的混合比例, 雖然不是強制性要求,但是考慮到混合的穩(wěn)定性,實際工程應用中還是A/B 組分的比例差別不大的情況下,更能夠保證混合均勻及穩(wěn)定。A/B 組分1:1 或2:1 或4:1 的混合比例,有利于涂膠機比較穩(wěn)定、精確地混合,也有利于粘接質量的穩(wěn)定保證。
綜上所述,動力電池CTP結構的粘接用結構膠,從應用角度來看,基本性能要求具有良好的材質適應性、高強度低模量、良好的耐候性以及阻燃絕緣環(huán)保等基礎性能。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。
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