Materiais de Interface Térmica: Cinco Famílias, 21 Modelos de Folha de Dados
A Trumonytechs fornece materiais de interface térmica em cinco famílias: pads, géis bicomponentes, compostos de encapsulamento, adesivos estruturais e graxa de silicone, abrangendo 21 modelos de fichas técnicas. As principais aplicações são em baterias para veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia (ESS), e os mesmos materiais também são fornecidos para outras aplicações. A família adequada depende da folga na junta, se a junta suporta carga e se precisa isolar.
Envie-nos a espessura do espaço entre a fonte de calor e a placa fria ou dissipador de calor, juntamente com o volume esperado, e proporemos um modelo para discussão.
Qual a função de um material de interface térmica e quando uma junta mais simples é suficiente.
A camada de interface térmica (TIM) fica entre uma fonte de calor e a placa fria, dissipador de calor ou invólucro, onde transporta o calor através da junção; em uma bateria, ela fica entre as células ou módulos e a placa fria. Dependendo da família de componentes, essa mesma camada também serve para isolar, preencher espaços vazios ou unir as peças.
Fichas técnicas de modelos em seis séries, com métodos de teste listados para propriedades medidas.
- 01A almofada de laminação fotovoltaica não é um caminho para o calor.
A almofada de silicone de alta resistência da gama 30101, concebida para a laminação de painéis fotovoltaicos, apresenta baixa condutividade térmica e não pode ser utilizada como material de interface térmica.
- 02Alguns modelos de graxa não isolam.
Apenas o modelo 30108-0350 é listado como isolante; os modelos 30108-0380 e 30108-0500 não são, portanto, esses dois estão descartados sempre que a junta precisar isolar.
- 03As articulações tratadas apenas com calor podem pular a etapa de cura de sete dias.
As duas séries de adesivos estruturais, 30104 e 30107, indicam um tempo de cura de sete dias; portanto, em juntas que apenas transmitem calor e não necessitam de colagem ou vedação, o uso de uma almofada ou gel evita essa espera.
Nós também fazemos o placas de arrefecimento de líquidos do outro lado dessa junção. Como a pasta térmica preenche qualquer espaço deixado pela placa, a medida do espaço enviada com a consulta deve refletir o design atual da placa. As opções de resfriamento em nível de pacote ficam a cargo do gestão térmica da bateria página.
Comparação de materiais de interface térmica por família
Os materiais de interface térmica são divididos em cinco famílias de acordo com a forma e o método de cura: almofadas pré-moldadas, géis dispensados, compostos de encapsulamento vertidos, adesivos estruturais e graxa não curável. Como cada família é aplicada de forma diferente, o método de montagem na sua linha de produção pode inviabilizar o uso de algumas famílias, independentemente da sua condutividade.
Os dois adesivos estruturais são medidos por métodos diferentes, portanto, seus valores de condutividade devem ser comparados levando-se em consideração essa diferença. A dureza também varia em escalas diferentes: as almofadas variam de Shore 00 5 a 80, de acordo com o modelo; os géis curados apresentam dureza Shore 00 60; os compostos de encapsulamento, Shore A 20 a 50; e os adesivos, Shore D.
Escolha a família TIM ideal para a sua junção célula-placa fria.
Em baterias de veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia, as principais aplicações são quatro tipos de juntas que correspondem a quatro famílias de TIM (material de interface térmica), dependendo se o espaço é definido por uma folha, dispensado, suporta carga ou preenchido ao redor dos componentes. Cada cartão segue um cenário de aplicação listado nas fichas técnicas.
Células em uma placa fria com espaçamento definido → almofada
As placas são indicadas para células prismáticas, células cilíndricas e placas frias serpentinas, com estruturas reforçadas com PI para placas maiores.
Dispensado em linha automática → gel
O gel bicomponente é dispensado automaticamente sob baixa tensão de montagem e se adapta perfeitamente à interface.
Células aderidas à placa fria → adesivo de poliuretano
O adesivo de poliuretano fixa as células à placa fria após a cura e destina-se a juntas de alta carga, colagem e vedação.
Módulo preenchido, isolado ou encapsulado → composto para vasos
Misturado à mão e vertido, o composto de encapsulamento preenche, isola e encapsula o módulo, amortecendo a vibração após a cura.
Uma interface fina indica o uso de graxa, com uma linha de adesão de nível inferior a 50 μm. A graxa não cura, portanto, as peças devem ser fixadas para manter a camada no lugar. Quando a escolha ainda for entre uma almofada e um material dispensado, a Guia de seleção de TIM para baterias Funciona através da abertura, da tensão de montagem e da cura, nessa ordem.
TIM de silicone, poliuretano ou epóxi: química e isolamento
A composição química do TIM segue a família: as almofadas, géis, compostos de encapsulamento e graxa são formulações de silicone, enquanto os adesivos estruturais são epóxi (30104-0120) ou poliuretano (30107). Os dados de isolamento e siloxano variam conforme o modelo, e a tabela abaixo mostra a faixa de valores para cada família.
| Família | Química | Rigidez dielétrica, kV/mm | Resistividade volumétrica, Ω·cm | Teor de siloxano D4–D10 (GC) |
|---|---|---|---|---|
| Bloco · 30101 | Silicone | >6 a >12 por modelo | >10¹¹ a >10¹² | <100 ppm, todos os 5 modelos |
| Gel · 30102 | Silicone | 8 | >10¹² | <100 ppm para 0150, 0200, 0350; não listado para os demais. |
| Envasamento · 30103-0080 | Silicone | 10 | >10¹² | <100 ppm |
| Adesivo estrutural · 30104-0120 | Epóxi | 12 | >10¹² | Não listado |
| Adesivo estrutural · 30107-0120, 30107-0200 | Poliuretano | 16 (30107-0120); 14 (30107-0200) | 1,5 × 10¹³ (ambos os modelos) | Não listado |
| Graxa · 30108 | Silicone | Não listado; isolante: somente 0350 | Não listado | Não listado |
Não há nenhuma almofada, gel, composto de encapsulamento ou graxa sem silicone listada nos dados atuais. Os dois adesivos estruturais são à base de epóxi e poliuretano, e suas fichas técnicas não informam o teor de silicone ou siloxano.
Três opções de modelo TIM a serem definidas antes da cotação
Três opções de modelo nos dados TIM (Material de Isolamento Térmico) devem ser consideradas antes de solicitar um orçamento: isolamento contra condutividade na graxa, resistência dentro do adesivo de poliuretano e reforço nas almofadas. Em graxa e almofadas, um ganho em uma propriedade implica em outra, enquanto os dois modelos de poliuretano compartilham um valor de condutividade e diferem em resistência.
A graxa 30108-0500 tem uma condutividade térmica de 5,0 W/m·K, o limite superior da faixa de graxa, mas não é isolante, enquanto a 30108-0350 é o modelo isolante com 3,5 W/m·K. Em aplicações onde a camada de graxa precisa isolar, a 0350 é o único modelo de graxa classificado como isolante, com 1,5 W/m·K a menos; sua ficha técnica não fornece o valor de ruptura dielétrica, portanto, solicite uma para a sua tensão de trabalho.
Os modelos 30107-0120 e 30107-0200 apresentam valores de 2,05 W/m·K, porém o modelo 0120 indica 11 MPa de resistência ao cisalhamento Al/Al e 14% de alongamento, enquanto o modelo 0200 apresenta 8 MPa e 8% de resistência ao cisalhamento. A diferença entre os dois modelos reside nos parâmetros de resistência ao cisalhamento, que são definidos pela ligação entre os materiais.
As almofadas apresentam a terceira desvantagem. A almofada sem reforço lidera as quatro estruturas de almofadas em condutividade e recuperação de compressão a um custo menor, porém é frágil, adere mal e é mais difícil de posicionar sem aprisionar bolhas. O filme de PI, a fita de PI e o reforço com fibra de vidro aumentam a resistência do material a um custo maior, e a fibra de vidro também sacrifica um pouco da condutividade. O tamanho recomendado da folha aumenta de 300 × 200 mm para 500 × 420 mm com o reforço de PI.
O que define o preço do TIM e o que enviar para solicitar um orçamento.
Os preços dos materiais de interface térmica (TIM) não são publicados nesta página; os orçamentos são definidos por modelo, volume e formato da embalagem. Dentro da família de pads, as estruturas reforçadas custam mais do que os pads não reforçados, portanto, vale a pena definir a estrutura antes de solicitar o preço do pad.
O que enviar com uma consulta:
- Carga térmica das células, do módulo ou do componente
- Espessura da folga, área de contato e pressão de fixação
- Temperatura alvo
- Se a junta deve ser colada, selada ou isolada.
- Ambiente operacional
- Família ou modelo de interesse e volume anual esperado
O que está incluído no orçamento, as condições de pagamento, a inspeção pré-embarque, a embalagem e os documentos de envio não estão listados aqui, portanto, é importante esclarecê-los como perguntas na solicitação de cotação. O tempo de frete e os requisitos de importação dependem do porto de destino e são confirmados na fase de cotação.
Já escolheu a família de móveis? Envie a espessura do vão e a carga térmica para receber um orçamento personalizado para o seu modelo.
Como os valores da ficha técnica do TIM são medidos e quais documentos solicitar
Os valores de condutividade, constante dielétrica e resistência à chama apresentados nesta página provêm das fichas técnicas dos modelos, que especificam o método de ensaio utilizado. Assim, o material recebido pode ser verificado segundo a mesma norma. Os limites de aceitação para a inspeção de entrada não constam das fichas técnicas e devem ser definidos individualmente para cada modelo.
ISO 22007-2 para almofadas, géis, compostos de encapsulamento, graxa e 30104-0120; ASTM D5470 para 30107.
Rigidez dielétrica conforme ASTM D149 e resistividade volumétrica conforme ASTM D257; GB/T 1408.1 e GB/T 31838.2 para 30107.
Teste de combustão vertical UL 94, classificado como V-0 nas fichas técnicas que informam sobre inflamabilidade.
Dureza conforme ASTM D2240 e densidade conforme ASTM D792, com métodos GB/T para 30107; resistência à tração conforme ASTM D412 ou GB/T 528 para ambos os adesivos estruturais.
Nenhuma referência a projetos aparece nesta página, portanto, a única evidência verificável são os valores e métodos da ficha técnica acima. Os dados de gel, encapsulamento, graxa e 30104-0120 descrevem formulações em conformidade com a RoHS; relatórios de teste, certificados e registros de lote não fazem parte desta página. Os termos de garantia não estão publicados nesta página. Solicite-os, bem como quaisquer documentos que seu mercado exija, juntamente com sua solicitação de cotação (RFQ).
Perguntas frequentes sobre materiais de interface térmica
Qual a função dos materiais de interface térmica em uma bateria?
A transferência de calor é comum a todas as famílias aqui, então a segunda função que a junta precisa desempenhar determina a escolha. Almofadas e géis também isolam e amortecem a vibração, compostos de encapsulamento preenchem e isolam, os adesivos estruturais adicionam uma ligação estrutural e a graxa forma uma fina camada que não cura.
Uma linha de baterias deve usar almofadas ou gel dispensado?
As almofadas chegam em folhas pré-formadas e são colocadas manualmente, dispensando o uso de equipamentos de mistura na linha de produção. O gel bicomponente é misturado e dispensado automaticamente, seca superficialmente após 90 minutos e cura completamente após 24 horas a 25 °C. Os dados que descrevem o desempenho após a cura são equivalentes aos de uma almofada.
Quais substratos podem ser colados com adesivos estruturais?
A resina epóxi 30104-0120 é descrita como adequada para unir uma variedade de metais, PET, PC, ABS e filme de PET, e sua ficha técnica indica uma resistência ao cisalhamento de 9 MPa entre superfícies de alumínio. O poliuretano 30107 é descrito para unir células à placa fria; outros substratos não são listados para ele, portanto, outras combinações exigem testes de adesão específicos.
Esses materiais possuem certificação UL?
Não há menção à certificação UL ou ao cartão amarelo para esses produtos. As fichas técnicas da almofada, do gel, do adesivo estrutural 30103-0080 e do adesivo de contato indicam uma classificação de inflamabilidade UL 94 V-0, que se refere à inflamabilidade do material de acordo com o teste UL 94. A espessura da amostra que justifica essa classificação não é especificada e vale a pena solicitá-la caso seu projeto dependa dela.
Qual a faixa de temperatura recomendada para cada material?
As almofadas, géis e o modelo de encapsulamento 30103-0080 têm uma faixa de temperatura recomendada de −40 a +150 °C, e a resina epóxi 30104-0120 tem uma faixa de −10 a +120 °C. Não há indicação de faixa de temperatura para os modelos de poliuretano 30107, a graxa ou os modelos de encapsulamento 30103-0200, 0300 e 0400, portanto, essas faixas devem ser confirmadas antes de especificá-las.
A resistência térmica desses modelos é divulgada?
Nenhum modelo nesta página possui um valor de resistência térmica publicado; a condutividade é o valor térmico listado. Em qualquer montagem, a resistência também depende da espessura da linha de colagem e da pressão de fixação, que variam de acordo com cada projeto, portanto, esses dois valores devem ser incluídos na solicitação de cotação juntamente com a folga e a carga térmica.
Quais são a quantidade mínima de encomenda (MOQ), os termos para amostras e o prazo de entrega?
A quantidade mínima de encomenda (MOQ), as condições para amostras, o prazo de produção, a capacidade de fornecimento e as condições de suporte pós-venda não estão descritas nesta página. Solicite todas essas informações em sua solicitação de cotação (RFQ), juntamente com o volume anual previsto, o cronograma de entrega, o porto de destino e a família ou modelo que você está considerando.
