Contrôler la température des batteries des VE et préserver la durabilité des groupes motopropulseurs des véhicules électrifiés

Dow Silicones étend son portefeuille de produits destinés à contrôler la température des batteries des véhicules électriques et à préserver la durabilité des groupes motopropulseurs des véhicules électrifiés.

BATTERIES EV ET DURABILITÉ DES GROUPES MOTOPROPULSEURS DES VÉHICULES ÉLECTRIFIÉS

Les problèmes de gestion de la chaleur posés par des batteries plus puissantes à charge rapide et par des systèmes de gestion de batterie (BMS) à forte densité font partie des défis de conception des VE relevés par les produits de Dow Silicones.

Le réseau mondial d’ingénieurs de recherche et d’application de Dow travaille aux côtés de ses clients fournisseurs et OEM dans les domaines spécialisés des batteries, des BMS, des unités de contrôle de la puissance, des onduleurs, des chargeurs et des moteurs électriques. Ses produits – tels que les adhésifs thermoconducteurs, les produits de remplissage et les encapsulants – empêchent les emballements, dissipent la chaleur et assurent la durabilité des groupes motopropulseurs des véhicules électrifiés.

La bonne nouvelle pour les clients est que de nouveaux produits arrivent sur le marché cette année, et que d’autres sont prévus pour les 3 à 5 années à venir.

“Nous avons un pipeline technique extrêmement riche”, confirme John McKeen, directeur mondial du service technique et du développement pour la mobilité et le transport chez Dow Consumer Solutions. “Au début de l’année, nous avons lancé un nouveau gap filler appelé DOWSIL TC-5515LT, spécialement conçu pour dissiper la chaleur dans les batteries des véhicules électriques. Il s’agit d’un matériau classé UL V-0 avec un coefficient de transfert de chaleur de 1,7 ou 2W/m-K, selon la méthode d’essai choisie. Sa gravité spécifique est inférieure à celle de certains matériaux concurrents, ce qui lui permet de gagner du poids tout en offrant une conductivité thermique appropriée.

“Comme l’exigent les clients, le nouveau produit a un bon comportement non coulant et une faible force d’écrasement pour l’assemblage ou même la reprise si nécessaire”, poursuit-il. “Nous l’avons conçu pour qu’il soit facile à appliquer. Vous devez insérer une cellule prismatique sur la plaque de refroidissement en exerçant une faible force pour ne pas endommager la cellule et pour que le matériau [de remplissage] s’étale et forme une couche agréable et uniforme entre la plaque et le fond de la cellule? Nous avons formulé le matériau pour y parvenir et l’avons également conçu pour qu’il durcisse rapidement à température ambiante, afin d’économiser de l’énergie et d’améliorer l’efficacité de la production.”

ESSAIS ACCÉLÉRÉS

M. McKeen fait remarquer que même si les matériaux de grand volume comme les gap-fillers ne sont pas toujours adaptés à un client spécifique, il est toujours possible de les adapter à l’application de production, c’est-à-dire à la manière dont le client souhaite les déposer, par exemple. Il souligne également le programme d’essais complet de son équipe, qui vise à démontrer les performances à long terme du produit dans son application automobile.

“Nous nous concentrons sur la démonstration de la fiabilité”, dit-il. “Nous travaillons avec notre centre d’ingénierie mécanique et utilisons nos capacités analytiques mondiales pour effectuer des tests de vieillissement accéléré, y compris des cycles thermiques et à des températures élevées. Nous avons déjà commencé à voir un certain succès avec le nouveau matériau et nous avons remporté quelques contrats importants en Chine avec des clients qui vont utiliser le produit dans le monde entier.”

D’autres nouveaux gap-fillers thermoconducteurs sont en cours de développement. McKeen met en avant un certain nombre de produits en cours de développement, allant de 2W/m-K à plus de 6W/m-K.

“Nous ne nous contentons pas d’apporter la formule, mais nous répondons aux exigences spécifiques du client et du marché en matière d’adhésion, de facilité de dépose ou d’écoulement, et nous nous concentrons sur la validation de la fiabilité à long terme”, explique-t-il. “Nous travaillons également sur plusieurs mousses d’encapsulation et sur différents types de rubber ou de produits composites destinés à des cellules cylindriques, prismatiques et de poche, ainsi que sur des modules construits à partir de celles-ci. L’objectif est d’atténuer ou de limiter la propagation thermique. Nous avons introduit de nouveaux matériaux en mousse sur le marché et nous commençons à avoir de bons retours. Les tests d’application réalisés avec nos partenaires ont montré qu’en cas d’emballement d’une cellule, le matériau limite la propagation aux cellules voisines. Nous les formulons de manière à ce qu’ils puissent être facilement distribués et à ce qu’ils laissent de petits espaces entre les cellules.”

“Les secteurs de l’électronique et de l’automobile fusionnent de plus en plus, avec l’arrivée de nouveaux acteurs” – John McKeen, directeur mondial du service technique et du développement pour la mobilité et le transport, Dow Consumer Solutions.

Focus sur les Gap-Fillers

Ces matériaux offrent une large possibilité d’épaisseur variant de 150µm à 5mm grâce à leur consistance de gel. Consistance qui permet également une dépose verticale sans risque de coulée. Une fois polymérisés, ils bénéficient d’une compresssion importante et d’une faible dureté les rendant adaptés aux applications nécessitant une conductivité thermique importante ainsi qu’une résistance aux vibrations (réduction du stress sur les composants).

Dans ce tableau, trois références déjà éprouvées dans l’industrie :

Dowsil™ TC 4535 Dowsil™ TC 4525 Dowsil™ TC 4515
Propriété Silicone bicomposant 1:1
Controlled silicone volatility
silicone bicomposant 1:1 silicone bicomposant 1:1
Couleur Bleu/Blanc Bleu/Blanc Bleu/Blanc
Conductivité thermique 3.4 2,5 1.8
Viscosité (cP) 205 000 217 000 180 000
Dureté, Shore 0052 0055 0055
Temps de polymérisation 120 min à 25°C
20 min à 50°C
10 min à 80°C
120 min à 25°C
20 min à 50°C
10 min à 80°C
150 min à 50°C
30 min à 80°C
Plage de température -45 à 150°C -45 à 150°C -45 à 150°C
Rigidité Diélectrique 22 18 15,8
Conditionnement Cartouche 50ml
Kit de 2kg
Kit 40 kg
Kit 3,2 kg
Kit 40 kg
Kit 3,2 kg
Kit 40 kg
Normes UL 94 V0 UL 94 V0 UL 94 V0

UN AVENIR FLEXIBLE

McKeen déclare que Dow adopte un point de vue agnostique sur le(s) type(s) de cellule de batterie et/ou de chimie qui dominera(ont) le marché à l’avenir. “Nous pensons que le jury n’a pas encore décidé de la ou des technologies gagnantes”, explique-t-il. “Nous avons des engagements avec des clients sur tous les différents types de cellules et nous continuons à améliorer les produits que nous mettons sur le marché. L’une des forces de Dow est d’avoir accès à de nombreux ensembles chimiques. Si le silicone ne répond pas au besoin de l’application, nous pouvons accéder à des partenariats solides avec nos polyuréthanes (PU), ou autres.”

Lancée en juillet 2020, MobilityScience de Dow est une plateforme de marché qui vise à rassembler les unités commerciales traitant les silicones, les PU, les plastiques et plus encore. L’objectif est d’offrir un seul visage aux fournisseurs de rangs et aux clients OEM, permettant un accès plus rapide aux différentes technologies de Dow et améliorant ainsi l’expérience client. Ensemble, MobilityScience représente environ 2 milliards de dollars US d’activités automobiles par an.

Dow dessert de multiples industries au-delà du secteur automobile, notamment le bâtiment et les infrastructures, les soins personnels et l’électronique grand public. M. McKeen considère que la capacité de l’entreprise à tirer parti de la technologie des matériaux de différents secteurs constitue un avantage concurrentiel.”

Les industries de l’électronique et de l’automobile fusionnent de plus en plus, avec l’arrivée de nouveaux acteurs”, évalue-t-il. “Nous avons un portefeuille similaire sur le marché de l’électronique, et nous pouvons tirer parti des technologies et des innovations d’un marché à l’autre. Par exemple, le gap-filler TC-5515 a été développé spécifiquement pour les batteries des véhicules électriques, mais il s’appuie sur des décennies de succès avec d’autres matériaux thermoconducteurs, non seulement sur le marché de l’automobile, mais aussi sur celui de l’électronique. Il existe des demandes similaires pour éliminer plus de chaleur dans les deux secteurs.”

CROISSANCE À VENIR

Dow est optimiste quant aux perspectives de croissance des ventes électrifiées, ayant été encouragé par la façon dont le marché a rebondi après le difficile premier semestre 2020. “Nous constatons une accélération de l’électrification dans le mix des véhicules vendus”, déclare Jeroen Bello, directeur marketing mondial de Dow pour la mobilité et le transport. “Les derniers rapports d’IHS, Bloomberg et McKinsey ont tous ajusté les chiffres [des prévisions] à la hausse et nous constatons la même tendance. Les clients sont incités à acheter des VE par les politiques du gouvernement chinois et le Green Deal européen. Avec toutes les applications que nous avons dans les véhicules électrifiés, nous prévoyons une croissance à deux chiffres dans les cinq prochaines années.

Dow Silicones dispose d’importantes capacités d’ingénierie et de laboratoire aux États-Unis, en Europe, à Shanghai et au Japon, afin d’aider les équipementiers locaux, soutenus par d’autres installations de service technique dans le monde entier.
Destiné au volume croissant d’électronique dans les véhicules électriques et/ou autonomes, le nouveau DOWSIL EC-6601 de Dow, un adhésif électroconducteur, a récemment remporté le prix R&D 100 et l’argent aux Edison Awards. Il est conçu pour offrir un allongement élevé, un bon blindage et une forte adhésion, une durabilité et des performances conductrices.
Au cours des 3 à 5 prochaines années, Dow Silicones lancera d’autres nouveaux gap-fillers et adhésifs thermoconducteurs pour les substrats difficiles à coller.

Source : Magazine Electric & Hybrid Vehicle Technology International (www.electrichybridvehicletechnology.com)

Plus d’info

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