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2022年中国锂电池热管理隔热材料市场分析报告

来源:
17 2023.03.30

当前,全球新能源汽车行业快速发展,为满足消费者更长续航里程、更短充电时间、更高安全性的要求,动力电池性能逐步提升系持续性趋势。根据中国汽车工程学会发布的《节能和新能源汽车技术路线2.0》,到2025年,4155娱乐国普及、商用、高端能量型动力电池能量密度分别要达到200Wh/kg、200Wh/kg和350Wh/kg;到2035年,4155娱乐国普及、商用、高端能量型动力电池能量密度分别要达到300Wh/kg、250Wh/kg和500Wh/kg。高能量密度下,由于电池批4155娱乐恢滦浴⒉牧献陨砣任榷ㄐ浴⒌绯馗髯榉旨浼嫒菪砸约暗缃庖焊叨纫兹夹缘仍虻贾碌绯仄鸹鸹虮ǖ陌踩允鹿势党觥6Φ绯氐牟话踩形饕丛从谄淙仁Э兀钡ヌ宓绯胤⑸仁Э刂螅嗔诘ヌ迨苡跋旌笠步绦⑸仁Э兀贾氯仁Э芈樱钪找⑿履茉雌档陌踩鹿省P履茉雌刀远Φ绯馗咝阅堋⒊ば降淖非蟊厝灰娑缘绯厝仁Э卮吹陌踩晕侍狻

2020年5月,工业和信息化部组织制定的《GB18384-2020电动汽车安全要求》、《GB38032-2020电动客车安全要求》和《GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准发布,并于2021年1月1日起正式实施。其中《GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求》在优化电池单体、模组安全要求的同时,重点强化了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全要求。特别是标准增加了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。

2022年3月,工信部发布了《2022年汽车标准化工作要点》,提出进一步提升动力蓄电池热失控报警和安全防护水平,强化电动汽车安全保障。为应对电池热失控导致的安全问题,新能源汽车生产厂商主要采取主动和被动两类措施来控制电池热失控的蔓延,保障车辆乘客和车辆整体的安全。其中被动防护系统主要是在电池电芯、电池模组和电池包之间利用各类耐火的阻燃隔热材料进行物理隔离。

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国动力电池热管理隔热材料简介及对比

资料来源:公开资料、高工产研新能源研究所(GGII)整理,2022年6月

阻燃泡棉价格低廉,同时柔韧性强,尺寸设计对于PACK方案灵活性高。目前阻燃泡棉以硅胶泡棉应用为主,主要用于电池包密封,以及部分低端车型的模组及电芯之间。由于阻燃温度低,阻燃泡棉的使用比例逐步下降。电芯间是热失控后隔热的主要部位,防止电芯热失控后进行热传递,由于更长时间(≥30min)的无热蔓延已成为下游PACK厂商的技术规划,无热蔓延通常搭配隔热性能优越的气凝胶毡隔热片。

云母片因较好的耐冲击和绝缘性,主要用于模组与上盖板之间,随着车型轻量化和耐高温的要求进一步提升,陶瓷化硅橡胶复合材料有望部分替代云母片安全件。此外,在动力电池包上面,以新能源客车为代表的部分车型还设置有防火绝热毯,该材料以气凝胶毡复合材料为主。

2020年以来,以宁德时代、中创新航、比亚迪等动力锂电池厂商纷纷应用气凝胶毡等材料提升电池包的热防控性能。除动力电池厂商以外,主机厂也积极参与到电池PACK设计中,在隔热阻燃材料方面提出新的技术方案,例如上汽荣威应用的“防火罩”产品。

动力电池包往无模组化设计发展,对阻隔热失控的要求进一步提升,也带来液冷结构和隔热材料的变化。宁德时代最新发布的“麒麟电池”,通过在电芯间设计立式水冷板,电芯双面冷却、提升电池换热效率,冷板与横纵梁、隔热棉做一体化设计,具备支撑、水冷、隔热、缓冲四大功能:1)通过结构加强设计插入电池排间,同时连接上盖和下箱体,起到传统横纵梁支撑保护作用;2)立式冷却板将电芯隔开,同时纵向电芯间有膨胀补偿片+绝热气凝胶,有效隔热实现“零热失控”;3)液冷板通过双层冷却通道设计,可吸收电池充放电及老化时产生的膨胀,减少电池单体挤压,提升电池循环寿命。

阻燃隔热材料在电池包无模组化设计下作用更为突出:1)CTP结构下电池包直接由电池单体组成,阻燃隔热材料可有效减少电芯磨损,起到缓冲保护作用;2)在电芯热失控时,阻燃隔热材料能够及时阻隔热量,抑制热扩散,延缓事故发生,增加逃生时间。除电芯外,阻燃隔热材料也用于顶板/侧板,起到防火和抗冲击作用。

GGII预计,随着中国新能源汽车市场和储能锂电市场持续快速增长,锂电池热管理阻燃隔热材料市场需求将呈现出井喷的发展趋势。按电池包中阻燃隔热材料覆盖面积测算,中国锂电池热管理阻燃隔热材料总需求量,2020年到2025年间复合年均增长率将高达76%。从材料需求占比来看,传统的阻燃泡棉和云母片占比将逐年下滑,气凝胶毡和陶瓷化硅橡胶材料占比持续提升,未来三年迎来高速成长。


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