在選用粘接方案的時候,還真的需要從VOC的角度來評估一下,評估產品的長期適用性和對成員的危害。
對于這個問題,要從一件很有趣的事情開始說起。這是一個有關于熱失控檢測的問題,有一個核心的傳感器融合和判斷的內容,在實際出發的過程中,我們可以做大量的實驗。
?選擇電池發生熱失控和安全過程中的產熱和產氣過程的分析
?不同的容量、不同的化學體系(磷酸鐵鋰、三元)
?不同的封裝形式,液冷、風冷、密封形式
因此如之前的說法一樣,想要完整的做好這個置信度的問題,從2016年開始,初步的判斷是需要導入了更多的傳感器,由以上熱失控的各個階段的產出物對應輸出來進行探測及控制器(集成化設計,內含溫度傳感器、氣體分析傳感器、煙霧探測器、火焰探測器)。主要是技術水平是隨著熱失控和擴展的指針越來越明顯,對于電池系統內的線束、電子系統都有影響,還有一個比較大的困擾,其實是電池系統內部的常規失效的鑒別。對于氣體傳感器來說,主要是電池系統內各種結構膠的材料的氣體揮發的問題。
這個問題,其實主要是在駕駛新車或入住新房子時,對于人體的影響是粘接材料的揮發而產生的有害揮發性及其他特性。VOC是VolatileOrganicCompounds的縮寫,是易揮發的有機化合物。目前綜合所有機構VOC最普遍的共識認為VOC是指那些沸點等于或低于250℃的揮發性有機物質。這些揮發性有機物質主要包括:苯系物、醛酮、有機氯化物、氟利昂系列、胺、醇、醚、酯、酸等。
密封的電池系統就像一個潔凈空間,氣體揮發物會充斥整個電池系統。這個客觀的原因,使得氣體傳感器在電池系統里面沒辦法用,在乘客艙里面,乘用車因為車廂體積小,問題凸顯更嚴重。
車子買回來后,車窗車門打開散放VOC并不現實。半揮發性有機物質沸點比較高的揮發性有機物,在普通溫度下揮發性較低,高溫情況下揮發比較劇烈,像霧化類的項目集中在沸點比較高的VOC;由于車廂體積比較小,乘用車越來越高端,密封性也好而且空間相對狹小,比房間里的材質更多更復雜,所以對乘客和駕駛者來說減少VOC的排放越來越重要。從材料層面來說,看上去是車輛級別和零件級別的測試,而核心是在選用合規的材料。
德國汽車工業協會(VerbandderDeutschenAutomobilindustrie)開發出VDA278測試方法用于測量VOC和FOG排放。
因此從這個角度來說,對于我們這樣的工程師而言,在選用粘接方案的時候,還真的需要從VOC的角度來評估一下,評估產品的長期適用性和對成員的危害。前陣子不少企業來做交流,還是從性能應用層面去交流多一些。我在做一些整理的時候,類似的特性還是有不少國外的公司比較注意標識出來,如3M的98010、99018、DCX-1018,1000NF膠水,這些低VOC丙烯酸膠粘劑膠帶經過精心設計,從材料角度是經過考量的。
▼TDS產品特性
▼3MTM1000NF膠水
3M?1000NF快粘膠水是一種獨特的水性膠粘劑,專門用于提供快速、耐熱粘接、可重新定位性和高強度極限的有效組合。3MTM的這款膠粘劑不易燃,不含聚氯丁烯,無揮發性有機化合物(根據EPA測試方法24進行檢測)。
快速粘接:可快速粘接,同時在大約一分鐘或更短的時間內達到操作強度。其反應快速,同時單面應用的潛力在使用更少產品的前提下也提高了生產率。
適用于多種材料:通過配制48%的固體膠粘劑,3M?1000NF快粘膠水的覆蓋率比溶劑型膠粘劑高三倍。適用于許多輕質材料的粘接,如彈性泡沫、乳膠發泡體、織物、聚酯纖維填塞物、帆布、木板、膠合板、刨花板和許多塑膠及金屬等表面。已通過“綠色衛士”(GREENGUARD)認證;經兒童和學校產品排放標準認證為室內建筑材料低排放。
而對于膠粘材料的測試,核心是從VDA278測試入手
將樣品放入TENAX管中,經TDS系統在規定溫度下(90℃30minVOC測試,120℃60minFOG測試)加熱后,GC/MS分析其中VOC的揮發量,表征的是單位重量的材料揮發出的低沸點有機物和高沸點有機物的總量。經過圖譜分析,可以了解VOC的主要成分,有針對性的進行配方或工藝改進。
報告中有VOC值和SVOC值即低沸點揮發物的總量和高沸點揮發物的總量,還會對揮發物進行定性和半定量的分析,看具體揮發出什么物質,能夠定性就會給出這些物質的CAS.NO.和半定量的結果。這個方法的好處就是可以通過數據反推出哪些物質出現在原材料里,如果物質揮發量比較大,可以改善原材料和生產工藝,從而達到改善材料voc散發的目的。原材料或零部件必須經過標準檢測,合格后才能成為他們準許的供應商。在檢測過程中,材料測試合格,總成測試卻超標,這主要的原因包括以下三點(但不限于):
1、材料和總成測試方法不同,不能直接比較;
2、材料和總成的狀態不同,材料測試時取樣量是一定的,總成測試時面積可能比較大;
3、有可能材料的限值和總成的限值設置需要更新,二者的匹配度不是很好。
小結:對于我們設計功能部分來說,材料的氣體揮發物不大常見,氣體揮發物對化學傳感器的干擾這點來看,選用膠類材料的影響是顯而易見的。在設計選材時謹慎選擇,響應綠色環保的號召,是我們的職責所在。
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原文標題:【捷瑞空氣?總工札記】從粘接材料氣體揮發談動力電池熱失控
文章出處:【微信號:gh_a6b91417f850,微信公眾號:高工鋰電技術與應用】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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