近年來(lái)，電動(dòng)汽車行業(yè)快速發(fā)展，動(dòng)力電池技術(shù)成為關(guān)鍵突破點(diǎn)。其中，CTP（Cell to Pack）電池包結(jié)構(gòu)因其輕量化設(shè)計(jì)和高能量密度，受到廣泛關(guān)注。CTP結(jié)構(gòu)通過(guò)將方形電芯直接組裝到電池包殼體中，省去了傳統(tǒng)模組部件，顯著減輕了電池包整體質(zhì)量，為電動(dòng)汽車的續(xù)航里程提升提供了有力支持。

然而，CTP電池包的設(shè)計(jì)也面臨諸多挑戰(zhàn)。由于無(wú)法采用傳統(tǒng)機(jī)械連接方式，膠黏劑成為連接固定電芯的關(guān)鍵材料。在常見(jiàn)的電芯膠接方案中，電芯通過(guò)導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠粘接在液冷板上方，再通過(guò)上蓋完成封裝。但這種設(shè)計(jì)存在空間浪費(fèi)、液冷板平面度難以保證等問(wèn)題，導(dǎo)致膠層厚度控制困難，電芯粘接面積難以精準(zhǔn)控制。在加熱固化工序中，涂膠工藝必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求操作，以確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定。

為評(píng)估CTP電池包在實(shí)際使用中的可靠性，研究人員采用仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠的耐振性能進(jìn)行深入研究。通過(guò)國(guó)標(biāo)中規(guī)定的振動(dòng)功率譜，對(duì)電池組施加X(jué)、Y、Z三個(gè)方向的隨機(jī)載荷，分析結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)力分布。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，應(yīng)力值超出仿真評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)值的部分即為脫膠區(qū)域。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，模組底部結(jié)構(gòu)膠的厚度固定，因此脫膠面積占比可通過(guò)脫膠體積與總膠粘體積的比值計(jì)算得出。

在試驗(yàn)階段，研究人員采用紅墨水示蹤法對(duì)脫膠縫隙進(jìn)行浸潤(rùn)。通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)后，將電池包拆解并注入紅墨水，待墨水干燥后觀察脫膠區(qū)域。紅墨水法的原理在于，脫膠區(qū)域與液冷板之間存在縫隙，當(dāng)膠量不足時(shí)，紅墨水會(huì)滲入；而當(dāng)膠量充足時(shí)，紅墨水則無(wú)法滲入。通過(guò)這種方法，可以直觀地顯示脫膠位置及面積大小，并與仿真結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。

以某方形鐵鋰電池為例，研究人員基于標(biāo)準(zhǔn)GB38031－2020中的振動(dòng)測(cè)試載荷PSD，采用模態(tài)疊加法計(jì)算電池殼體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及剛度。仿真結(jié)果顯示，電池包一階模態(tài)為37.7Hz，與掃頻測(cè)試結(jié)果38.9Hz的一致率高達(dá)96.9%，驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步試驗(yàn)表明，振前掃頻為38.9Hz，振后掃頻為39.1Hz，無(wú)掉頻現(xiàn)象，判定振動(dòng)試驗(yàn)通過(guò)。拆解后發(fā)現(xiàn)，模組底部近乎無(wú)脫膠現(xiàn)象，脫膠面積占比為2.5%，與仿真結(jié)果2.7%的一致率為92.0%。

研究結(jié)果表明，模態(tài)分析結(jié)果與掃頻測(cè)試結(jié)果的一致率均在90%以上，說(shuō)明建模方法和材料參數(shù)設(shè)置合理。同時(shí)，仿真評(píng)估與試驗(yàn)實(shí)測(cè)脫膠面積的一致率也均在90%以上，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)脫膠面積在3%以內(nèi)時(shí)，無(wú)振動(dòng)失效風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)脫膠面積占比在3%～5%之間時(shí)，存在振動(dòng)失效風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)脫膠面積占比在5%以上時(shí)，振動(dòng)失效風(fēng)險(xiǎn)較大。這些結(jié)論為CTP電池包的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了重要參考。