一 序言 |
新能源汽車能否快速普及則取決于能源補充的配套性。但不論是新能源汽車的續航能力，還是充電樁系統的構建，都離不開材料功能性的突破。相比于通信電源、驅動電源燈，新能源汽車的充電樁和電池都要具有更高電流來滿足更快速充電的特點，對散熱要求都更為苛刻。因此，此次主要談充電樁系統的散熱。
二 充電樁的構造 |
三 困擾充電樁發展的因素之——散熱需求 |
充電樁目的是讓待充電車輛在較短時間（1-2H）內，補充50-60%以上的電能。當然最理想是1分鐘補充80%以上，但是電池技術（含電池組均衡技術）、輸配電技術尤其是散熱技術做不到。
據統計，充電樁因溫度過高引起模塊過溫保護的案例不在少數。因此散熱問題已經被證實是目前最困擾充電樁系統廠家的難題之一。
以60KW充電樁系統為例，目前行業主流模塊效率標稱95%，僅模塊散熱量就達到60*0.05*1000=3000W，這意味著充電樁在充電過程中，產生的熱量是同等體積條件下通信戶外機柜散出熱量的3倍。
為了防止過熱引起充電故障，雖然充電樁系統設計中均安裝散熱元件，比如增加風扇，如在5個模塊的充電樁上安裝了12個風扇。然而，采用風扇來實現散熱過程中，戶外的灰塵比較容易進入充電樁內，容易造成對精密設備的污染。而熱交換、TEC、空調等散熱元件由于應用場地的限制或是效率低等原因，在實際應用中也不夠普及。
從熱學傳遞的概念來看，充電樁及電池組件在風扇或者其他熱交換過程中，如果發熱體本身散熱能力一般，熱量容易積聚在發熱體內，即使外界散熱作用力度再大，效果都是不夠理想的。
四 如何提升充電樁的散熱能力 |
為了及時傳導出充電模塊等元器件產生的熱量，行業開始嘗試通過添加具有導熱功能的粉體來研發出不同性能的導熱材料，從而出現如保護充電模塊的高導熱灌封膠、傳導插頭插座熱量的高導熱PA等。
諸如導熱灌封膠在充電樁中填充模塊內部間隙，可起到防震抗沖擊來保護模塊的同時，還具有阻燃和高導熱的功能，從而能夠將高電流發出的熱量，快速散熱到元器件外表，此時再利用風扇等來加大空氣與元器件外表的熱交換，最終提升散熱的效果。
目前行業里導熱材料的制備主要是通過向基體中添加大量的導熱粉體，利用導熱粉體自身具有的熱傳遞性和散熱性，來提升材料的散熱性，最終滿足元器件的散熱要求。但隨著充電要求比如更為快速，元器件外表溫度更低等要求的不斷提高，對導熱膠、導熱塑料等材料的性能要求越來越高。
這就需要解決現有導熱粉體需要具有以下幾個方面的優點：
1、粉體與樹脂基體具有良好的相容性，對材料物理性能影響小；
2、粉體軟硬適中，在保證導熱性的同時對加工設備磨損小，加工時不易變色；
3、粉體在加工時具有良好的流動性，利于薄壁注塑或灌封；
4、粉體在適當比例下能在樹脂基體內形成致密填充，從而實現更高導熱。
基于以上的認識,目前環保導熱粉應運而生，通過對粉體進行優選復合及表面處理，來有效減少導熱粉體間的空隙，使粉體在基材中相容性更好，并能形成致密的導熱網絡，提高灌封膠及工程塑料的導熱性，實現更高的導熱率。
文章來源：佛山市三水金戈新型材料有限公司
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