华东锂电研究院刘锴：无溶剂聚氨酯粘合剂在新能源汽车中的应用
时间:2017-03-13 17:32 作者:王杰
2017年3月1日由电池联盟、中国电子节能技术协会电池专业委员会主办，中国电器工业协会、中国高科技产业化研究会、中国电子节能技术协会、北京理工大学支持，佛山市金银河智能装备股份有限公司协办的大型公益“绿色能源·智能制造”暨动力锂电池技术进展与智能装备升级应用论坛上， 作为压轴嘉宾刘锴博士发表了《无溶剂聚氨酯粘合剂在新能源汽车中的应用》的精彩演讲，以下是根据速记整理的文字，未经本人审核，仅供参考。  首先节大家看一个录像，宝马汽车PACK点胶生产线录像。我在这里讲一个方向，这个有可能成为下一个风口，现在比亚迪两千万引进一条PACK生产线，不是买韩国的，就是买德国的，或者买日本的，但是非常贵，因为这个东西很重要。一个涂料的寿命主要是用了树脂PDS琉璃的。这个是等离子清洗，不会用其他方式清洗了，如果清洗只能用等离子清洗。检测完了，电池串联，电池表面都是点胶的痕迹，现在大部分的装备都是采用螺丝连接的，时间会比较慢，它的固化速度3秒钟可以达到10个牛顿/平方毫米，这样电池组已经可以分开了，完全情况可以达到135牛顿/平方毫米。我这个体重的人可以把我粘在上面，我晚上也掉不下来。现在基本上都是无人操作，国内现在最大的问题是什么呢？需要人为操作，这个对于我们未来是非常重要的。这里面有4个关键技术，第一个是无溶剂等离子清洗。第二个是无溶剂双组份聚氨酯点胶工艺。锂电池第一不能用水性胶，第二不能用溶剂胶，第三不能用热溶交，锂电池隔离膜变形温度30度，普遍应用的热溶胶一般140到160度，硅胶固化时间太长了，我的工作节拍按照秒算的，点上去以后在3秒钟之内必须达到10牛顿的附着力，如果要等几十个小时就没办法生产了，点胶的好处就是3秒钟之内达到10牛顿的附着力，20分钟之内会达到135牛顿/平方毫米的玻璃强度，所以非常好用。点胶韩国LG已经彻底应用，宝马也用了，日本也很早就用了。聚氨酯有很多种，有SDI，有MDI等等，国内在这方面做的人比较少，山东做得比较多一点，山东省做了接近中国的半壁江山，我们是做研发的。封端剂有很多种，比如端氨基聚醚等等。我们一直都在开发这个，也一直在关注这个。聚氨酯交联是体形交联，它既有硬段，也有软段。它的立体结构是这样的，具有弹性，又有硬度，还有连接力。NCO集团聚氨酯里面的NCO可以和氨基、水发生反应，包括它的封闭环境，另外可以和环氧化物发生反应。丙烯酸改性聚氨酯的反应非常重要。现在我们提高聚氨酯，比如汽车的玻璃封装胶一般都是24小时到48小时，我们用丙烯酸改性聚氨酯可以提高到3秒钟。聚氨酯的封端反应是一个艺术，如果你看到世界上各种各样的胶，主要靠不同的封端反应赋予不同胶的不同性能。传统汽车的点胶工艺，实际上宝马、法拉利、奔驰汽车发动机上的高温胶点胶。 电动汽车不会做传统汽车，今年北京PM2.5很严重，做这个的原因，我只是引用中国经济学家的预言，吴敬琏的老师是“顾准”，顾准预言过中国电动汽车的“神武景气”必将到来，五十年就叫神武。大家不用担心，中国的经济还会继续增长。 聚氨酯在新能源汽车方面的应用，比方说大众汽车、奔驰汽车、宝马汽车。聚氨酯粘合剂与新能源汽车的关系。第一新能源汽车连续、快速组装的需求。第二是安全、密封标准的需求，还有轻结构件快速组装的求，还有智能驾驶电磁屏蔽的要求，现在国内基本上都是进口日本的，一公斤卖给任正非大概1600元/公斤，成本大概在80元以内，卖过来就已经翻了300%了。一般动力电池生产线都是按秒计算，全部自动化，所以必须3秒钟之内达到这个胶就得粘住，不能一下子拽掉，只有双组份可以做到，单组份是做不到的。热熔胶的工作温度是140度到160度。热熔胶的点胶头一天到晚加热160度，能耗多少呢？一天下来每一个头就是1000千瓦到3000千瓦，这个能耗是非常高的，另外主要是长期工作温度不好控制，容易讲解，我们国内现在没有人做这个事，现在谁做这个线谁发财。刚开始大家都说做真空式隧道，那个大家开始抢，实际上那个已经没什么利润了。这个利润有多少？你跟比亚迪商量商量，比亚迪说了两千万拿过来做。 2017年国家锂电池安全标准出台，这是非常关键的。可以看到，我们拆特斯拉的电池，可以看到大电池组的封胶，不可能有溶剂。特斯拉的每个电池都有定位胶。什么概念？汽车运动，上下振动3个G，左右晃动2个G，你告诉我这个电池怎么能够不颠散，你还得要有一些胶把它粘住。大家老是问我这个胶怎么办，将来电池坏了是拿锤子打还是拿撬刚来撬？我们去日本专门看他们怎么拆特斯拉的电池，农民工就可以干，很简单，一个电热丝，就像小孩工匠玩的弓一样，电流通过就热了，拿电热丝一烫，这个胶就分解去掉了。 2017年国家出了一个规范，涉水深度由原来10厘米提高到30厘米。现在电压的等级从IP44提高到IP67，整个密封要求、防尘、防水要求都提高了，也就是说将来单组份必须要考虑这个问题，双组份下一个风口是绝对绕不开的。圆柱电池设计也是需要做PACK的。宝马I3也出了一个软包级电池，2012年去I3看生产线的时候，了解到有硬壳的，也有软包的。这两个地方有封边胶，国内以前都是粘胶纸，靠人工贴，现在都是机器操作，两个热压块，热熔胶有一个缺点，这个电池不能做薄，做薄以后电池隔离膜就变形了。做得非常薄的情况下，只能用25度双组份无溶剂带封边，用热熔胶就做不了。矿用安全帽也是用无溶剂安全胶。第二个应用是铝塑复合膜。我统计了一下，现在的企业大概有这么几家，新纶科技、道明、赛维、上海紫江、广东佛塑。国内铝塑膜缺点很多，国内很多人清洗铝箔全部在水池子里出来、上去，我说看完铝箔清洗，我就告诉你做不出来，因为铝见了水会发生反应，那么薄的情况下会发生清脆，抗压强度由原来140兆帕立马降低20%，变成110兆帕。我经常在国内查，我说看你铝箔清洗就行了，如果没有等离子清洗，基本上你是做不出来的，我们做聚合物软包第一件事就是按照模具冲一下，达不到130兆帕抗压强度就不行。另外铝箔的缺陷，铝箔起了隔离作用，当铝箔一旦里面有缺陷，电解液全部泄出来，就会发黑。哪个人告诉你我的铝塑负荷膜每个月告诉你多少万平方米，那就是骗人的。如果他告诉你每个月产量超过100万平方米，那我告诉你他成功了。盈亏平衡点就是100万平方米，做够你就挣钱，不就就不存在挣钱。铝塑复合膜这种是最好的，加了EVOH高阻隔层，是一种可自愈材料。其中要用到DNP生产线。大家前两天对乐天有意见，国内吉尔上面用的铝90%以上都是乐天的。锂离子电池对铝塑复合膜的要求，包括气体阻隔性的要求，变形度是多少、耐弯次数、冷虫呀、电化学性能的要求等等，过镍的BOPA膜国内几家在做，设备一定要用安德里茨的，国内用安德里茨设备的人很少，国内BOPA企业排名，做得最大的是厦门长数，沧州明珠也没有那么大。生产BOPA专用料的公司有日本宇部、德国巴斯夫、美国哈尼韦尔、意大利Caffaro，这些企业我都实地调查，国产的料到现在为止没有一家能够拉出膜来，如果他能拉出膜来，一个小时之内不断的话，我就跟他们打赌，我大概输10万块钱，现在见不到一家一个小时之内能不断，我们大概拉一分钟就断了。世界上生产双向拉伸设备的企业有德国的多涅尔等等，过镍是北京机械研究所、桂林电子研究所、大连橡塑机械、汕头远东、青岛中科华联。现在钢塑也出来了，我们铝塑还没做好，钢塑就更不可能。电动汽车对锂离子动力电池的要求，核心是双组份，双组份胶点的时候，一个操作工位上只有3秒钟，我们在宝马掐着秒表看，只有3秒钟，然后是自流体的，点完以后会产生很多波纹，它点上去以后在半秒钟之内波纹都平掉了，里面加了一个自流平极，国内很多人说点完就是疙疙瘩瘩，我说里面点完就是平的，所以这个胶是非常高级的胶，这个胶大概600克卖给比亚迪是1300元，一对，就是700一支。华为基站从广州到深圳56个基站，每个电池用35公斤胶，你告诉我这个多少钱？价格都不卖，因为中国人爱买砖头不爱买瓦块，这个东西就是这么贵。这个也没办法，你们很多人不愿意挣钱。 大家说你看看这个点胶工艺看了那么多，点胶机从哪儿开？现在中国生产双组份点胶机企业非常少，基本上都是单组份的。美国是EFD、LCC、Graco等，德国是Scheugenpflug，法拉利、宝马现在用的双组份点胶机全部是它做的。意大利叫Fisnar，很牛，也发展出来数字化点胶。我们穿特别高档的服装和鞋，特别贵的鞋的数字化点胶是它开发的。日本比较牛的是雅马哈，还有岩下、百乐，世界上最早做圆珠笔芯就是百乐。韩国是阿尔帕。台湾基本上也是单组份的。世界上第一个发明点胶机杆式泵的是Craco，所以我很尊重这家公司。杆式精密计量泵，汽车上要求高速、精密、操作，这个泵由它开发，原理是这样，点击是转的，但是这个泵是直线运动的。目前中国卖双组份点胶机最多的是Nordson。它的专利是双组份混合枪阀和回抽型喷枪，这是它的核心。日本的点胶机代表是MUSASHI，谁发明这个枪呢？就是MUSASHI。现在大家电池做上来了，产量够了，装配装不来，都使用人海战术，还装不好，这是核心。下一步大家做设备的朋友，你们赶快去做这种全自动探头线。Scheugenpflug，整套系统的自动化程度最高，而且速度最快，点胶速度可以做到几秒级来计算。双组份点胶有很多的应用，比如显示器、导弹头等等。 我就讲这么多，谢谢！ 来源:电池联盟 (责任编辑：王杰) |
