EV Battery Insulation Foam

電池包裡的泡棉,裝配時就被壓著:設計間隙比泡棉厚度小一點,靠泡棉的回彈把部件頂住、把振動吃掉。它不是壓一下再鬆開,而是在這個狀態下待上整包壽命。

規格表上描述這個狀態的數只有一個:壓縮永久變形,條件是 23±2℃、22 小時。這一頁講的是這些數的條件本身 —— 表上的每一個機械數值是在什麼溫度、多長時間、按哪套方法測出來的,因此它能回答什麼、不能回答什麼。

要問「電芯之間、模組與箱體之間分別用什麼材料」,那是另一頁的問題:動力電池泡棉:電芯間隔、緩衝與隔熱怎麼選。博豐泡棉生產 XPE、IXPE 與 IXPP 泡棉,並可按圖紙模切、熱合與複合。

一、先看壓縮永久變形,再看導熱係數

這兩個數都隨倍率變化,方向相反:倍數越高,導熱係數越低,但壓過之後回不來的比例越大。所以沒有哪一行是全面最優的。

在電池包裡,先定哪一個?我們的讀法是先定壓縮永久變形。理由不在材料,在裝配:間隙公差是設計給定的,泡棉回彈不足,間隔片就頂不住,電芯的定位跟著失去。而導熱係數在許多包裡並不是泡棉在承擔 —— 液冷板、導熱結構膠、風道屬於電池製造商的設計範圍(見本頁末的邊界)。

所以順序是:先用間隙公差定出倍率的上限,再在這個範圍裡選導熱係數最低的一檔。反過來先挑低導熱係數,很可能挑到一檔回彈不足的材料。

關於「倍數越高隔熱越好、但越軟」這條曲線本身,我們在別的頁面已經寫過,這裡不重複推導:XPE 泡棉的隔熱與密度、XPE 泡棉墊層的厚度與密度。

二、表上的每一個數,是在什麼條件下測的

把三種材料的兩張性能表並排看,條件列是這樣分佈的:

同一張表裡,只有尺寸變化率是在 70℃ 下測的。
檢測項目溫度 · 時長參考標準方向表裡有這一欄的材料
表觀密度常溫GB/T 6343—XPE / IXPE / IXPP
邵氏硬度常溫GB/T 2411—XPE / IXPE
拉伸強度、斷裂拉伸率常溫GB/T 6344橫 / 縱XPE / IXPE / IXPP
撕裂強度常溫GB/T 10808橫 / 縱XPE / IXPE
壓縮永久變形23±2℃、22 hGB/T 6669—XPE / IXPE
吸水率23±2℃、22 hGB/T 1034-method 4—XPE / IXPE
尺寸變化率70±2℃、22 hGB/T 8811;IXPP 為 JIS-K6767 1999橫 / 縱XPE / IXPE / IXPP
導熱係數常溫GB/T 10297—XPE / IXPE
壓縮強度(25% 變形)常溫JIS-K6767 1999僅橫僅 IXPP

這張表裡有四件事值得單獨說:

  • 所有力學數值都在常溫。70℃ 那一檔只測了尺寸變化率 —— 也就是「受熱之後尺寸變不變」,不是「受熱之後還頂不頂得住」。
  • IXPP 和兩種 PE 不是同一套方法。IXPP 的壓縮強度與尺寸變化率參考 JIS-K6767(1999),XPE / IXPE 用 GB/T 系列。跨材料比數值之前,先看方法欄。
  • IXPP 的表裡沒有壓縮永久變形、沒有吸水率、沒有導熱係數。這三欄不是「沒填」,是這一張表裡不存在 —— 所以「IXPP 的壓縮永久變形是多少」,我們沒有數可以回答。
  • 壓縮強度只有 IXPP 有,而且只有橫向。PE 的表裡沒有這一項,見第五節。

三、壓縮永久變形的百分比,基數是哪一個

這是最容易被讀錯的一格。按 GB/T 6669(與 ISO 1856 同法)的定義,壓縮永久變形的分母是被壓縮掉的那部分厚度,不是原始厚度。

舉例:5 mm 的墊片裝進 4 mm 的槽,壓縮掉 1 mm。

同一個「5 mm」,不同倍率回彈後剩下的厚度不同。
倍率壓縮永久變形(23±2℃、22 h)按 GB/T 6669 定義回彈後相對出廠厚度的損失
3 倍≤2%≥4.98 mm≤0.4%
10 倍≤5%≥4.95 mm≤1.0%
20 倍≤8%≥4.92 mm≤1.6%
40 倍≤11%≥4.89 mm≤2.2%

⚠️ 後兩欄是換算值,不是檢測項目。算一下就知道差在哪:3 倍的 2% 與 40 倍的 11%,在 1 mm 壓縮量上對應的永久變形是 0.02 mm 與 0.11 mm,相差 0.09 mm。這個差本身不大 —— 但如果你的間隙公差只有 ±0.1 mm,它就不是零頭了。

⚠️ 如果驗收單用的是「佔原始厚度」的算法,同一個檢測值會換算出不同的毫米數。兩種基數都有人在用,廠方的檢測報告裡會寫明用的是哪一種。我們不替你選基數,只在報價與規格確認時把口徑對齊。

四、倍率表:一行一行看過去

XPE 的十個倍率(IXPE 與 XPE 只在 25 倍一格上有差別)。
倍率表觀密度 (kg/m³)壓縮永久變形 (%)導熱係數 (W/m·K)讀法
3 倍300±40≤2≤0.095最硬、回彈最好,隔熱最差
5 倍200±30≤2≤0.095同上,密度低一檔
8 倍125±15≤3≤0.084導熱係數開始明顯下降
10 倍100±10≤5≤0.073常見的間隔片檔
15 倍66.7±8≤7≤0.065隔熱與回彈的折衷段
20 倍50±6≤8≤0.055同上,更軟
25 倍40±4≤10(IXPE ≤9)≤0.049唯一一格交聯方式帶來差別
30 倍33.3±3≤10≤0.045隔熱好,回彈受限
35 倍28.6±2≤11≤0.040導熱係數已到最低平台
40 倍26.8±3≤11≤0.040同上,更輕更軟

兩個讀法上的細節:

  • 導熱係數從 35 倍到 40 倍不再下降(都是 ≤0.040),壓縮永久變形也不再上升(都是 ≤11)。這一段取捨是平的:要更軟、更輕選 40 倍,要稍微挺一點選 35 倍。
  • 25 倍那一格,IXPE 是 ≤9,XPE 是 ≤10。同樣 25 倍,輻射交聯比化學交聯少 1 個百分點。差得很小 —— 值得知道,但不值得為它改設計。

五、壓縮強度:IXPP 有,PE 沒有

如果圖紙上寫的是「壓到 25% 時的反力」,PE 的表裡沒有這一項。能給這個數的是 IXPP:

IXPP 壓縮強度,25% 變形,參考 JIS-K6767 1999。
倍率表觀密度 (kg/m³)壓縮強度 橫 (kPa)壓縮強度 縱 (kPa)
7 倍140±20>270—
10 倍100±15>200—
15 倍66±7>100—
20 倍50±5>60—
25 倍40±5>50—

🔴 「縱」這一欄整行空白,是廠方原件如此,不是漏抄。我們不填,也不從橫向外推 —— 縱向與橫向的泡孔結構不同,橫向的數值不能當作縱向用。你的圖紙如果按縱向給了一個壓縮強度要求,需要我們回頭與廠方確認,而不是拿橫向的數頂上。

另外注意:壓縮強度高不等於壓縮永久變形好。IXPP 的表裡沒有壓縮永久變形這一欄,所以這兩個數在 IXPP 上無法互相印證。要評估它的長期受壓表現,目前只有 140℃ 的最高使用溫度與尺寸變化率可以看。

六、溫度:表能說明的一段,和不能說明的一段

能說明的:

  • XPE / IXPE 在 70±2℃ 老化 22 小時後,尺寸收縮不超過 橫向 4%(3~15 倍)/ 6%(20~40 倍)、縱向 6% / 8%。
  • IXPP 的同一項參考 JIS-K6767,數值是 <1.0~<1.9(橫)、<1.5~<2.7(縱),隨倍率上升。看上去比 PE 小一個量級,但兩者方法不同,先確認方法再比。
  • IXPP 最高使用溫度 140℃,耐沸水。
  • 耐高溫牌號可經受 110℃ 工作環境、收縮率 ≤8% —— 這是功能性牌號的一項,與 IXPP 是兩條不同的路線,按部位的實際溫度選。

不能說明的:

  • 沒有任何一項力學性能是在 70℃ 或更高溫度下測的。表裡沒有「高溫下的壓縮永久變形」。
  • 也沒有「同時受熱又受壓」的數值 —— 而電池包裡這兩件事是同時發生的。
  • 熱事件下的行為不由這張表描述。包級的熱設計與熱失控防護見本頁末的邊界。

七、表裡沒有的數

這一節列的是本來就沒有的檢測項,不是「待補」。沒有測試就不給數,這是我們處理數值的一貫做法。

  • 長期蠕變。22 小時是標準條件下的一個點,不是一條曲線。整包壽命是幾年,這兩個時間尺度之間沒有任何數值能把他們連起來。要知道幾年後的厚度,只能按你的實際壓縮量與溫度做自己的老化試驗。
  • 擊穿電壓 / 介電強度。泡棉是泡孔結構,擊穿行為取決於厚度、密度、泡孔形態與電極形狀,不能從材料名或密度推出來。需要電氣絕緣的部位,靠的是結構設計(厚度、層數、空氣間隙),不是一個材料常數。
  • 受壓狀態下的導熱係數。表裡的導熱係數是在試樣上測的,沒有給出裝配壓縮量下的值。
  • IXPP 的壓縮永久變形。這一欄不存在,見第五節。

八、把這張表用起來:四步

  1. 定部位與作用。間隔、緩衝、隔熱、靜電洩放 —— 不同部位的第一約束不同,見動力電池泡棉。
  2. 從圖紙取間隙公差,反推允許的壓縮永久變形。公差越小,能用的倍率上限越低。
  3. 在倍率範圍內選導熱係數最低的一檔;溫度偏高或有耐熱要求時,改看 IXPP 或耐高溫牌號。
  4. 把方法欄寫進驗收單。GB/T 6669 還是 JIS-K6767、壓縮永久變形以什麼為基數、測幾個方向 —— 這三項在對齊之前,同一個數可以有兩種讀法。

九、常見問題

電芯之間用什麼泡棉?

常用 XPE 或 IXPE 的間隔片(回彈好,20 倍以內的壓縮永久變形不超過 8%);薄型部位用 IXPE(單層最薄 0.1 mm);溫度偏高的部位用 IXPP(140℃)。按部位的完整對照在動力電池泡棉那一頁。

壓縮永久變形 ≤10%,是不是厚度就掉 10%?

不是。按 GB/T 6669 的定義,分母是被壓縮掉的那部分厚度。5 mm 壓到 4 mm 的情況下,≤10% 對應約 0.1 mm 的永久變形,相對出廠厚度約 2%。而且這是 22 小時後的值,不是幾年後的值。

你們能給長期壓縮(蠕變)數值嗎?

不能。我們的性能表只覆蓋標準條件(23±2℃、22 h)。如果你們的驗收要求非標條件,需要在詢價時提出,由雙方確認測試方案 —— 我們不在沒有測試的情況下給一個數。

電池包裡能用普通 XPE 嗎?

間隔與緩衝可以用。有阻燃要求時選高阻燃牌號:氧指數 27,滿足 GB 8410 A0 與 UL94 V2;材料可按 UL94 V2、RoHS 與 REACH 的要求供貨。長期溫度偏高的部位,改看耐高溫牌號或 IXPP。

有擊穿電壓數值嗎?

沒有。泡棉的擊穿行為取決於厚度、密度與泡孔結構,不是單一材料常數。需要絕緣的部位請按結構設計留夠厚度與層數,見第七節。

能按電芯或模組的排布模切嗎?

能。批量件用模切(需開刀模),異形、小批量或改圖頻繁的用 CNC 銑削。把電芯外形與排布圖發來即可。

十、我們與電池製造商之間的邊界

博豐泡棉供應的是泡棉材料並按圖加工。電池包、模組或電芯層面的熱管理設計、熱失控防護、安全測試與整包認證,由電池製造商或其供應商負責。我們按製造商指定的密度、厚度、結構與阻燃牌號供貨,不對整包性能作陳述。

這條邊界與本頁的讀法是一致的:我們能把「這個數是在什麼條件下測的、表裡沒有什麼」講清楚,這是材料側能負責的部分;整包算下來的間隙、溫度與安全餘量,是設計側的事。

十一、博豐泡棉供應什麼

  • XPE:發泡倍率 3~40 倍,表觀密度 26.8~300 kg/m³,單層 3~15 mm,熱合多層 15~200 mm,幅寬 500~2000 mm。
  • IXPE:輻射交聯,單層 0.1~15 mm,多層 15~200 mm,幅寬 500~2000 mm。
  • IXPP:發泡倍率 5~25 倍,單層 1~6 mm,熱複合多層 6~100 mm,幅寬 500~1500 mm,最高使用溫度 140℃。
  • 加工:模切 / 沖型、CNC 銑削、熱合多層、複合(鋁箔、薄膜、不織布)、背膠。
  • 產能:10,000 m² 廠房、5 條產線、年產能 5,000 噸。

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十二、延伸閱讀

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