动力电池用电热膜种类及基本性能
2021年7月2日传统电热膜,主要在建筑行业应用,用作隐蔽供暖系统,将电热膜预埋到墙壁或者地板下面,寒冷季节,通电后给空间加热。相比于传统的集中式暖气,电加热膜可以更均匀的加热空间,带来更舒适的体验。
动力电池用电热膜,具体到在电动汽车上的应用,是最近几年逐渐被提及的事情。动力电池用电热膜相关标准还没有统一标准,能够参考的都还是建筑行业、家用电器行业的标准。《JGJ 319-2013 低温辐射电热膜供暖系统应用技术规程》和《JGT 286-2010 低温辐射电热膜》。
电热膜分类,按照电热膜封装材料不同划分,金属电热膜、无机电热膜(包括炭纤维电热膜、油墨电热膜等)和高分子电热膜。
金属电热膜,是第一代薄膜加热产品,采用气相生长等成膜技术,将导电的金属材质附着到绝缘材质上,然后在金属层表面再覆盖一层绝缘材料,将金属层严密包裹在里面,形成薄片状导电膜。通电后,金属内阻发热,形成电热效应。常用的金属电热材料有铜和镍,不同的材料有不同的电阻率,不同的工作电压和发热功率,不同金属材质配合不同的电路设计,满足不同的用户参数要求。不同金属材质的选择,也会直接影响电热膜的造价。
无机电热膜,无机指的是导电材料为无机物,比如石墨、SiC、SiO2、导电油墨、炭纤维和其他导电硅酸盐等等。无机电热膜,将上述无机导电物质与阻燃剂、成膜剂等辅料混合到一起,一同涂抹到绝缘基材上,形成导电膜。给加热膜两端加载电压,导电层实际上是一层半导体,将电能转化成热能。
需要说明的是,动力电池用电热膜一部分无机导电材料常温下是脆性物质,比如SiO2是玻璃的主要成分,此类电热膜需要涂覆在刚性基材上,作为板型材料使用。而另外一部分表现为柔性,比如导电油墨和碳纤维。无机物耐高温,寿命长,易于取得,是一类性能优良的加热器材。但是无法弯折,变形困难是限制无机电热膜使用的重要原因。柔性的无机物电热膜能够得到更为广泛的应用。
高分子电热膜,是在有机材料中加入导电粒子,加工成薄膜材料后封装,或者把导电材料涂抹在绝缘材料基底上,制成有机导电膜,再用高分子绝缘材料封装。一般工作温度没有无机电热膜高。有机电热膜类别里,硅胶加热膜、聚酰亚胺加热膜、PET加热膜,都属于应用比较广的品类。
列举几个典型的加热膜参数表:
聚酯膜(PET聚酯膜):
特性 | 参考标准 | 单位 | PET电热膜电气化参数 |
材质 | PET | / | PET |
功率 | ≤1 | W/cm² | 按需定制 |
厚度 | 0.15-0.6 | mm | ≤0.6 |
电压 | 3-380V | V | ≤380 |
阻燃等级 | UL-94 | / | V0 |
耐电压强度 | 1500/5ma/60s | VDC | ≤1500 |
绝缘阻抗 | ≥50 | mΩ | ≥50 |
使用温度/最高耐温 | -40-80 | ℃ | 长期<80 瞬间≤120 |
最大有效宽度 | 600 | mm | ≤600 |
最大长度 | 1000 | mm | 1000 |
引线拉力 | ≥3 | Kg/f | ≥5 |
特性 | 参考标准 | 单位 | FPC电热膜参数 |
材质 | 聚酰亚胺/PI | / | 聚酰亚胺/PI |
功率 | ≤3 | W/cm² | 按需定制 |
厚度 | 0.13-0.31 | mm | ≤0.3 |
电压 | 3-380V | V | 3-380V |
阻燃等级 | UL-94 | / | V0 |
耐电压强度 | 1500/5ma/60s | VDC | ≤1500 |
绝缘阻抗 | ≥50 | mΩ | ≥50 |
使用温度 最高耐温 | -40-280 | ℃ | 长期≤170 瞬间≤280 |
最大有效宽度 | 800 | mm | 800 |
最大长度 | 5000 | mm | 5000 |
引线拉力 | ≥3 | Kg/f | ≥3 |
折弯半径 | >0.8 | mm | >0.8 |
硅橡胶电热膜:
特性 | 参考标准 | 单位 | 硅胶电热膜参数 |
材质 | 硅胶 | M² | 硅胶 |
功率 | ≤1 | W/cm² | 按需定制 |
厚度 | 0.83-1.56 | mm | ≤1.56 |
电压 | 3-380V | V | 3-380V |
阻燃等级 | UL-94 | / | V0 |
耐电压强度 | 2500/5ma/60s | VDC | ≤2500 |
绝缘阻抗 | ≥100 | mΩ | ≥1000 |
使用温度/最高耐温 | -40-250 | ℃ | 长期≤250 瞬间≤300 |
最大有效宽度 | 800 | mm | 800 |
最大长度 | 5000 | mm | 5000 |
引线拉力 | ≥5 | Kg/f | ≥5 |