Bước tiến mới trong keo dẫn nhiệt — nâng cao hiệu suất pin xe điện từ cấu trúc cell-to-pack đến cell-to-ribbon

Theo ChargedEVs, một trong những yếu tố then chốt để phát triển bộ pin lithium-ion mật độ năng lượng cao chính là khả năng quản lý nhiệt hiệu quả trong quá trình sạc và xả. Công nghệ keo dẫn nhiệt (thermal adhesive) đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các cell pin với tấm làm mát hoặc khung bộ pin, và Parker Lord vừa giới thiệu bước tiến đáng kể trong lĩnh vực này.

Thách thức quản lý nhiệt trong bộ pin xe điện

Nhiệt sinh ra trong quá trình sạc và xả pin lithium-ion thường được quản lý bằng cách kết nối các cell pin và module với tấm làm mát thông qua các vật liệu dẫn nhiệt — bao gồm chất lấp khe (gap filler) hoặc keo dẫn nhiệt (thermal adhesive). Đây thường là các loại nhựa polymer hai thành phần được pha trộn với chất độn gốm (ceramic filler), có nhiệm vụ loại bỏ không khí khỏi các bề mặt vi mô và lấp đầy các khe hở trong cụm pin.

Tuy nhiên, mỗi dạng cell pin lại đặt ra những thách thức riêng biệt cho việc liên kết và quản lý nhiệt:

• Cell dạng túi (pouch cell): có độ cứng cấu trúc thấp và lớp màng polyethylene có năng lượng bề mặt thấp, khiến việc tạo liên kết dính trở nên khó khăn.
• Cell hình trụ (cylindrical cell): yêu cầu định vị chính xác do số lượng lớn — thường vượt quá 1.000 cell trong một bộ pin — cùng bề mặt thép mạ niken khó liên kết.
• Cell lăng trụ (prismatic cell): gặp vấn đề về dung sai do diện tích bề mặt riêng lẻ lớn hơn nhiều so với hai dạng còn lại.

CoolTherm TC-850 — bước tiến mới từ Parker Lord

Để giải quyết những thách thức trên, Parker Lord đã phát triển keo dẫn nhiệt acrylic CoolTherm TC-850 — sản phẩm thế hệ mới với nhiều cải tiến vượt trội so với phiên bản tiền nhiệm TC-2002.

Điểm nổi bật nhất của TC-850 là độ giãn dài (elongation) cao gấp 4 lần so với TC-2002, đồng thời tăng khả năng bám dính trên các bề mặt nhựa và lớp phủ — vốn là điểm yếu của nhiều loại keo dẫn nhiệt trên thị trường.

Về thông số kỹ thuật, nghiên cứu chỉ ra rằng độ dày lớp keo tối ưu là 100 micromet, đạt sự cân bằng lý tưởng giữa cường độ chịu phá hủy, lượng vật liệu sử dụng và khả năng dẫn nhiệt. Một chi tiết đáng chú ý: vật liệu có hệ số dẫn nhiệt 0,5 W/m·K ở độ dày 100 micromet thực tế đạt điện trở nhiệt thấp hơn so với vật liệu 1 W/m·K ở độ dày 250 micromet — cho thấy tầm quan trọng của việc tối ưu hóa độ dày lớp keo bên cạnh bản thân hệ số dẫn nhiệt.

Một ưu điểm quan trọng khác là sự phân biệt giữa chất lấp khe và keo dẫn nhiệt: chất lấp khe thường chỉ đạt cường độ cắt chồng (lap shear strength) dưới 7 MPa, trong khi keo dẫn nhiệt như TC-850 vượt ngưỡng này đáng kể. Điều này cho phép keo vừa đóng vai trò dẫn nhiệt, vừa đảm bảo liên kết cơ học vững chắc giữa các thành phần trong bộ pin.

Lợi ích trong sản xuất

Một trong những ưu thế lớn nhất của keo dẫn nhiệt thế hệ mới là khả năng đóng rắn ở nhiệt độ phòng. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng đồ gá cơ khí và mối hàn, từ đó giảm đáng kể độ phức tạp trong quy trình lắp ráp bộ pin. Với xu hướng chuyển sang cấu trúc cell-to-pack (CTP) — bỏ qua bước lắp module trung gian — việc có keo dẫn nhiệt vừa mạnh, vừa linh hoạt, vừa dẫn nhiệt tốt trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

Ý nghĩa với thị trường Việt Nam

Tại Việt Nam, VinFast đang mở rộng mạnh mẽ sản xuất xe điện và đã đầu tư vào nhà máy sản xuất pin tại Hà Tĩnh. Những tiến bộ trong công nghệ keo dẫn nhiệt như CoolTherm TC-850 có thể đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng và tuổi thọ bộ pin sản xuất tại Việt Nam.

Khi mật độ năng lượng pin ngày càng tăng, quản lý nhiệt hiệu quả không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất mà còn tác động trực tiếp đến an toàn — yếu tố đặc biệt quan trọng trong điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam. Ngoài ra, với hệ thống trạm sạc nhanh đang được mở rộng trên toàn quốc, việc pin phải chịu nhiều chu kỳ sạc nhanh hơn càng đặt ra yêu cầu cao hơn về khả năng tản nhiệt của bộ pin.

Tổng kết

Công nghệ keo dẫn nhiệt tuy ít được nhắc đến nhưng đóng vai trò nền tảng trong việc quyết định hiệu suất, tuổi thọ và an toàn của bộ pin xe điện. Sản phẩm CoolTherm TC-850 của Parker Lord với độ giãn dài gấp 4 lần, khả năng bám dính cải thiện và đóng rắn ở nhiệt độ phòng đánh dấu một bước tiến đáng kể, đặc biệt phù hợp với xu hướng cấu trúc cell-to-pack đang ngày càng phổ biến trong ngành công nghiệp xe điện toàn cầu.

Nguồn: ChargedEVs