Wärmeleitmaterialien: Fünf Familien, 21 Datenblattmodelle
Trumonytechs bietet Wärmeleitmaterialien in fünf Produktfamilien an: Pads, Zweikomponenten-Gele, Vergussmassen, Strukturklebstoffe und Silikonfett. Die Materialien sind in 21 Datenblättern aufgeführt. Hauptanwendungsgebiete sind Akkus für Elektrofahrzeuge und Energiespeicher (ESS). Die gleichen Materialien werden aber auch für andere Anwendungen angeboten. Welche Produktfamilie geeignet ist, hängt von der Spaltbreite, der Belastung der Verbindung und den erforderlichen Isolationseigenschaften ab.
Bitte senden Sie uns die Spaltdicke zwischen der Wärmequelle und der Kühlplatte bzw. dem Kühlkörper sowie Ihr gewünschtes Volumen. Wir werden Ihnen dann ein Modell zur Besprechung vorschlagen.
Was ein Wärmeleitmaterial bewirkt und wann eine einfachere Verbindung ausreicht
Eine Wärmeleitpaste (TIM) befindet sich zwischen einer Wärmequelle und der Kühlplatte, dem Kühlkörper oder dem Gehäuse und leitet die Wärme über die Verbindungsstelle ab; in einem Akkupack ist dies zwischen den Zellen oder Modulen und der Kühlplatte. Je nach Produktfamilie dient dieselbe Schicht auch der Isolierung, füllt Hohlräume oder verbindet die Bauteile.
Datenblattmodelle aus sechs Serien, mit Angabe der Testmethoden für die gemessenen Eigenschaften
- 01Die Photovoltaik-Laminierplatte ist kein Wärmeleiter.
Das für die Laminierung von Photovoltaik-Modulen hergestellte hochfeste Silikonpad der Reihe 30101 weist eine schlechte Wärmeleitfähigkeit auf und kann nicht als thermisches Schnittstellenmaterial verwendet werden.
- 02Manche Modelle mit Fettschmierung isolieren nicht.
Lediglich 30108-0350 ist als isolierend aufgeführt; 30108-0380 und 30108-0500 sind es nicht, daher scheiden diese beiden überall dort aus, wo die Verbindung isolieren muss.
- 03Bei Gelenken, die nur mit Wärme behandelt werden, kann die siebentägige Aushärtungszeit übersprungen werden.
Die Strukturklebstoffserien 30104 und 30107 weisen beide eine Aushärtungszeit von sieben Tagen auf. Wenn eine Verbindung also nur Wärme leitet und keine Verklebung oder Abdichtung erforderlich ist, kann man mit einem Pad oder Gel diese Wartezeit vermeiden.
Wir stellen auch die her Flüssigkeitskühlplatten auf der anderen Seite dieser Verbindung. Da die Wärmeleitpaste den gesamten Spalt ausfüllt, der durch die Platte entsteht, sollte der mit einer Anfrage übermittelte Spaltwert die aktuelle Plattenkonstruktion widerspiegeln. Die Kühlungsoptionen auf Packebene hängen von der Wärmemanagement von Akkupacks Seite.
Vergleich von Wärmeleitmaterialien nach Produktfamilie
Wärmeleitmaterialien lassen sich anhand ihrer Form und Aushärtung in fünf Gruppen einteilen: vorgeformte Pads, Dosiergele, Gießmassen, Strukturklebstoffe und nicht aushärtendes Fett. Da jede Gruppe unterschiedlich angewendet wird, kann das Montageverfahren Ihrer Produktionslinie dazu führen, dass einige Gruppen unabhängig von ihrer Wärmeleitfähigkeit ausscheiden.
Die beiden Strukturklebstoffe werden mit unterschiedlichen Methoden gemessen, daher sollte dieser Unterschied beim Vergleich ihrer Leitfähigkeitswerte berücksichtigt werden. Auch die Härte wird auf verschiedenen Skalen angegeben: Pads weisen je nach Modell eine Shore-Härte von 5–80 (Shore 00) auf, ausgehärtete Gele von 60 (Shore 00), Vergussmassen von 20–50 (Shore A) und die Klebstoffe von Shore D.
Wählen Sie die passende Wärmeleitpastenfamilie für Ihre Zelle-Kühlplatten-Verbindung.
Bei Batteriepacks für Elektrofahrzeuge und Energiespeichersysteme (ESS), den Hauptanwendungen, werden vier Verbindungstypen vier Wärmeleitpastenfamilien zugeordnet, je nachdem, ob der Spalt durch eine Platte definiert, aufgetragen, tragend oder um Bauteile herum ausgefüllt wird. Jede Karte entspricht einem Anwendungsszenario, das in den Datenblättern aufgeführt ist.
Zellen auf einer Kühlplatte mit einem festgelegten Abstand → Pad
Es werden Pads für prismatische Zellen, zylindrische Zellen und Serpentinen-Kühlplatten angeboten, mit PI-verstärkten Strukturen für größere Platten.
Ausgabe über eine automatisierte Linie → Gel
Das Zweikomponentengel wird unter geringer Montagespannung automatisch dosiert und passt sich eng der Grenzfläche an.
An der Kühlplatte anhaftende Zellen → Polyurethan-Klebstoff
Der Polyurethan-Klebstoff fixiert nach dem Aushärten die Zellen auf der Kühlplatte und ist für hochbelastete, verklebte und abdichtende Verbindungen ausgelegt.
Modul gefüllt, isoliert oder vergossen → Vergussmasse
Die von Hand gemischte und gegossene Vergussmasse füllt, isoliert und umschließt das Modul und dämpft nach dem Aushärten Vibrationen.
Eine dünne Grenzfläche deutet stattdessen auf Fett hin, mit einer Klebefuge der Kategorieebene unter 50 μm. Fett härtet nicht aus, daher müssen die Teile eingespannt werden, um die Schicht zu fixieren. Wenn die Wahl noch zwischen einem Pad und einem aufgetragenen Material besteht, TIM-Akkupack-Auswahlhilfe wirkt in dieser Reihenfolge durch Spaltbildung, Montagespannung und Aushärtung.
Silikon-, Polyurethan- oder Epoxid-Wärmeleitpaste: Chemie und Isolierung
Die TIM-Chemie folgt der jeweiligen Produktfamilie: Pads, Gele, Vergussmassen und Fette basieren auf Silikonformulierungen, während die Strukturklebstoffe auf Epoxidharz (30104-0120) oder Polyurethan (30107) basieren. Die Daten für Isolierungen und Siloxane variieren je nach Modell; die folgende Tabelle zeigt die jeweiligen Bereiche für jede Produktfamilie.
| Familie | Chemie | Durchschlagsfestigkeit, kV/mm | Volumenspezifischer Widerstand, Ω·cm | D4–D10 Siloxangehalt (GC) |
|---|---|---|---|---|
| Pad · 30101 | Silikon | >6 bis >12 je nach Modell | >10¹¹ bis >10¹² | <100 ppm, alle 5 Modelle |
| Gel · 30102 | Silikon | 8 | >10¹² | <100 ppm für 0150, 0200, 0350; für andere nicht aufgeführt. |
| Topfen · 30103-0080 | Silikon | 10 | >10¹² | <100 ppm |
| Strukturklebstoff · 30104-0120 | Epoxidharz | 12 | >10¹² | Nicht aufgeführt |
| Strukturklebstoff · 30107-0120, 30107-0200 | Polyurethan | 16 (30107-0120); 14 (30107-0200) | 1,5 × 10¹³ (beide Modelle) | Nicht aufgeführt |
| Fett · 30108 | Silikon | Nicht aufgeführt; isolierend: nur 0350 | Nicht aufgeführt | Nicht aufgeführt |
In den aktuellen Daten sind keine silikonfreien Pads, Gele, Vergussmassen oder Fette aufgeführt. Die beiden Strukturklebstoffe basieren auf Epoxid- bzw. Polyurethanbasis, und ihre Datenblätter geben keinen Silikon- oder Siloxangehalt an.
Drei TIM-Modelloptionen, die Sie vor der Angebotserstellung festlegen sollten
Drei Modelloptionen in den TIM-Daten sollten vor der Angebotserstellung geklärt werden: die Wärmeleitfähigkeit des Schmierfetts, die Festigkeit des Polyurethan-Klebstoffs und die Verstärkung der Dichtungspads. Bei Schmierfett und Dichtungspads geht eine Verbesserung einer Eigenschaft mit einer Verbesserung einer anderen einher, während die beiden Polyurethan-Modelle zwar den gleichen Leitfähigkeitswert aufweisen, sich aber in ihrer Festigkeit unterscheiden.
30108-0500 weist einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 5,0 W/m·K auf und liegt damit im oberen Bereich der Fettspezifikationen, ist jedoch nicht isolierend. 30108-0350 hingegen ist mit 3,5 W/m·K das isolierende Modell. Wenn die Fettschicht isolierend wirken muss, ist 0350 das einzige als isolierend gekennzeichnete Fettmodell mit einem um 1,5 W/m·K niedrigeren Wärmedurchgangskoeffizienten. Da im Datenblatt kein Wert für den Durchschlagskoeffizienten angegeben ist, sollten Sie diesen für Ihre Betriebsspannung erfragen.
Die Normen 30107-0120 und 30107-0200 geben beide 2,05 W/m·K an, jedoch weist die Norm 0120 eine Al/Al-Scherfestigkeit von 11 MPa und eine Dehnung von 14% aus, während die Norm 0200 8 MPa und 8% angibt. Die Scherfestigkeitswerte sind der entscheidende Unterschied zwischen den beiden Modellen, da die Bindung die Last trägt.
Bei den Pads besteht der dritte Kompromiss. Das unverstärkte Pad bietet von den vier Padstrukturen die beste Leitfähigkeit und den geringsten Kompressionsrückstellwert bei gleichzeitig niedrigeren Kosten. Allerdings ist es schwach, haftet schlecht und lässt sich schwieriger blasenfrei platzieren. PI-Folie, PI-Klebeband und Glasfaserverstärkung erhöhen die Festigkeit, sind aber teurer. Glasfaser reduziert zudem die Leitfähigkeit. Die empfohlene Plattengröße erhöht sich mit PI-Verstärkung von 300 × 200 mm auf 500 × 420 mm.
Was die TIM-Preisgestaltung bestimmt und welche Unterlagen für ein Angebot benötigt werden
Die Preise für TIM-Pads werden auf dieser Seite nicht veröffentlicht; Angebote werden anhand von Modell, Volumen und Verpackungsform erstellt. Innerhalb der Pad-Familie sind verstärkte Ausführungen teurer als unverstärkte Pads. Daher empfiehlt es sich, die Ausführung vor der Anfrage nach einem Pad-Preis festzulegen.
Was Sie einer Anfrage beifügen sollten:
- Wärmebelastung der Zellen, des Moduls oder der Komponente
- Spaltdicke, Kontaktfläche und Klemmdruck
- Zieltemperatur
- Ob die Verbindung verkleben, abdichten oder isolieren muss
- Betriebsumgebung
- Familie oder Modell von Interesse und erwartetes Jahresvolumen
Was ein Angebot beinhaltet, Zahlungsbedingungen, Vorversandkontrolle, Verpackung und Versanddokumente sind hier nicht aufgeführt. Fragen Sie diese Punkte daher unbedingt in der Angebotsanfrage an. Transportdauer und Einfuhrbestimmungen hängen vom Zielhafen ab und werden im Angebotsstadium bestätigt.
Haben Sie sich für eine Familie entschieden? Senden Sie uns bitte die Spaltdicke und die Wärmelast, um ein Angebot auf Modellebene zu erhalten.
Wie die Werte im TIM-Datenblatt gemessen werden und welche Dokumente anzufordern sind
Die auf dieser Seite angegebenen Werte für Leitfähigkeit, Durchschlagsfestigkeit und Flammbeständigkeit stammen aus den Datenblättern der jeweiligen Modelle, in denen die Prüfmethoden aufgeführt sind. So kann eingehendes Material anhand desselben Standards geprüft werden. Die Annahmegrenzen für die Wareneingangsprüfung sind nicht in den Datenblättern enthalten und müssen für jedes Modell separat vereinbart werden.
ISO 22007-2 für Pads, Gele, Vergussmassen, Fette und 30104-0120; ASTM D5470 für 30107.
Durchschlagsfestigkeit nach ASTM D149 und spezifischer Volumenwiderstand nach ASTM D257; GB/T 1408.1 und GB/T 31838.2 für 30107.
UL 94 Vertikalbrennprüfung, aufgeführt als V-0 in den Datenblättern, die Angaben zur Entflammbarkeit enthalten.
Härte nach ASTM D2240 und Dichte nach ASTM D792, mit GB/T-Methoden für 30107; Zugfestigkeit nach ASTM D412 oder GB/T 528 für beide Strukturklebstoffe.
Auf dieser Seite sind keine Projektreferenzen aufgeführt. Die überprüfbaren Nachweise basieren daher auf den oben genannten Datenblattwerten und Methoden. Die Daten zu Gel, Vergussmasse, Fett und 30104-0120 beschreiben RoHS-konforme Formulierungen; Prüfberichte, Zertifikate und Chargenprotokolle sind nicht Bestandteil dieser Seite. Garantiebedingungen sind hier nicht veröffentlicht. Bitte fordern Sie diese sowie alle weiteren für Ihren Markt erforderlichen Dokumente mit Ihrer Angebotsanfrage an.
FAQ zu Wärmeleitmaterialien
Welche Funktion haben Wärmeleitmaterialien in einem Akku?
Wärmeübertragung ist hier in jeder Familie üblich, daher bestimmt die zweite Aufgabe, die die Verbindung erfüllen muss, die Wahl des Materials. Pads und Gele isolieren und dämpfen Vibrationen, Vergussmassen füllen und isolieren, Strukturklebstoffe sorgen für eine stabile Verbindung und Fett bildet eine dünne, nicht aushärtende Schicht.
Sollte für eine Batterieleitung Kühlpads oder Gel verwendet werden?
Die Pads werden als vorgeformte Platten geliefert und von Hand platziert, daher benötigt die Produktionslinie keine Mischanlage. Das Zweikomponentengel wird automatisch gemischt und dosiert, ist nach 90 Minuten oberflächlich trocken und nach 24 Stunden bei 25 °C vollständig ausgehärtet. Die Daten beschreiben die Leistung des ausgehärteten Gels als äquivalent zu der eines Pads.
Auf welchen Untergründen können die Strukturklebstoffe haften?
Das Epoxidharz 30104-0120 eignet sich laut Beschreibung zum Verkleben verschiedener Metalle, PET, PC, ABS und PET-Folien. Das Datenblatt gibt eine Scherfestigkeit von 9 MPa für Aluminium-Aluminium-Verbindungen an. Das Polyurethan 30107 ist für die Verklebung von Zellen mit der Kühlplatte vorgesehen; für andere Substrate ist es nicht aufgeführt, daher sind für andere Materialkombinationen separate Haftungstests erforderlich.
Sind diese Materialien UL-zertifiziert?
Für diese Produkte liegen keine UL-Zertifizierung oder Yellow Card vor. Die Datenblätter für Pad, Gel, 30103-0080 und Strukturklebstoff weisen eine UL 94 V-0-Flammklasse aus, die die Entflammbarkeit des Materials gemäß UL 94-Test angibt. Die für diese Einstufung notwendige Probenstärke ist nicht angegeben und sollte bei Bedarf für Ihre Konstruktion erfragt werden.
Welcher Temperaturbereich wird für die einzelnen Materialien empfohlen?
Für die Pads, Gele und Vergussmassen des Modells 30103-0080 wird ein Temperaturbereich von −40 bis +150 °C empfohlen, für das Epoxidharz 30104-0120 ein Bereich von −10 bis +120 °C. Für die Polyurethan-Modelle der Reihe 30107, die Fette sowie die Vergussmassen der Modelle 30103-0200, 0300 und 0400 ist kein Temperaturbereich angegeben; die entsprechenden Bereiche müssen daher vor der Verwendung überprüft werden.
Wird der Wärmewiderstand für diese Modelle veröffentlicht?
Für kein Modell auf dieser Seite ist ein Wärmewiderstandswert angegeben; die Wärmeleitfähigkeit ist der angegebene Wärmewert. Bei jeder Montage hängt der Wärmewiderstand auch von der Klebeschichtdicke und dem Anpressdruck ab, die je nach Konstruktion variieren. Daher sollten diese beiden Werte zusammen mit Spaltbreite und Wärmelast in die Angebotsanfrage aufgenommen werden.
Wie hoch sind die Mindestbestellmenge, die Musterbedingungen und die Lieferzeit?
Mindestbestellmenge, Musterbedingungen, Produktionsvorlaufzeit, Lieferkapazität und Kundendienstbedingungen werden auf dieser Seite nicht veröffentlicht. Bitte fordern Sie diese Informationen in Ihrer Angebotsanfrage an, zusammen mit Ihrem erwarteten Jahresvolumen, dem Liefertermin, dem Zielhafen und der Produktfamilie bzw. dem Modell, das Sie in Betracht ziehen.
