从动力电池到光伏逆变器：“退热贴”导热硅胶的服役可靠性研究
2025-06-18随着电子设备、小型化家电以及新能源技术的快速发展，导热材料的应用场景日益广泛。从消费电子到新能源汽车，从LED照明到5G通信设备，导热材料已成为关键组件，用于提升散热效率、延长产品寿命并保障设备的稳定性。
为什么需要导热材料?
1.锂电池高温易引发热失控，光伏逆变器IGBT过热会降寿，电机电控散热不足导致效率下降…
2.核心作用：快速导出热量，均衡温度分布保障设备安全与性能。
导热硅胶：工业产品的“退烧贴”
应用场景
光伏逆变器：贴在IGBT模块与散热器之间导热同时隔离高压。
动力电池：电芯间填充，均衡温度并缓冲震动。
导热硅胶服役可靠性评价
导热硅胶在实际服役过程中，常需直面高低温骤变、湿热侵蚀与持续机械应力等多重极端环境的考验，导致导热硅胶可能出现硬化、脆化、失重、渗油、可压缩性降低、导热性能下降、绝缘性能恶化等可靠性问题，对应用性能、服役寿命和安全造成不利影响（图1）。
图1：导热硅胶出现可靠性问题的主要表现
因此建立科学完备的可靠性评价体系，提前预判其在复杂工况下的性能衰减规律，成为保障新能源与电子设备长期稳定运行的关键前提。
国高材分析测试中心可靠性评价实验室
导热硅胶垫的适用温度一般定义为-40~85℃，为了验证长时间使用后，导热硅胶垫的导热性能是否改变，现通过高温老化试验、高低温老化试验、湿热老化试验来模拟长时间使用后导热效果是否发生变化。
根据导热系数K和热阻R的关系式：
R=t／K+Rcontact
导热系数越大导热效果越好，热阻越小导热效果越好，所以导热系数或热阻都可以表征导热效果。
(1)高低温老化试验后，导热率与热阻随时间变化情况
样品尺寸：直径30mmx2.0 mm，测试条件见表1，测试结果见表2。
表1 高低温老化试验测试条件
表2 高低温老化试验后的测试结果
可以看出：导热系数呈下降趋势，减小了0.018 W／(m·K)，变化率为1.16％。
(2)湿热老化试验后，导热率与热阻随时间变化情况
选用直径30mmx2.0mm试样，在85℃&85％RH的高温高湿条件下经过500h老化后，测试结果见表3。
表3 湿热老化试验后的测试结果
可以看出：导 热系数呈下降趋势，减小了0.026 W／(m·K)，变化率为 1.68％。
(3)高温老化试验后，导热率与热阻随时间变化情况
选用直径30mmx2.0mm的试样。在150℃高温箱中经过500h老化后，测试结果见4。
表4 高温老化试验后的测试结果
可以看出：导热系数呈下降趋势， 减小了0.006 W／(m·K)，变化率为0.39％。
综上所述，用高温老化、湿热老化以及高低温老化来模拟长时间使用后导热硅胶垫的性能变化情况，从测试结果发现：
高低温老化、湿热老化、高温老化试验后导热系数分别减少 0.018、0.026、0.006 W／(m·K)，变化率为1.16％、1.68％、 0.39％，说明导热硅胶垫在长时间使用过程中导热系数基本不变。
