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新能源汽车动力电池热管理材料有哪些方向?

新能源汽车动力电池热管理材料有哪些方向?

在当今新能源汽车蓬勃发展的时代,动力电池热管理成为了保障车辆性能、安全与寿命的关键环节。让我们深入探究这一领域的核心材料,了解它们如何为新能源汽车的稳定运行保驾护航。

热传导材料

热传导是动力电池热管理中最为基础且关键的问题,而热传导材料在其中扮演着至关重要的角色。目前,应用于动力电池的热传导材料主要有热传导膏和热传导片这两种类型。

热传导膏,作为将热量从高温处传输至低温处的导热“使者”,常用于电池和散热器之间的接触面。

其导热系数通常在 1 - 8 W/mK 之间。比如,常见的热传导膏可以采用金刚石颗粒,其导热系数高达 2000 W/mK,氮化硅的导热系数也能达到 80 - 170 W/mK,以这些导热颗粒为载体来制备热传导膏,能够有效地填充微小的空隙和裂缝,正因如此,在动力电池的热管理中得到了广泛的应用。

热传导片则是将热量从电池表面均匀传递到附近散热器的重要“桥梁”。

通常由铜或铝制成,铜的导热系数约为 401 W/mK,铝的导热系数约为 237 W/mK,热传导片的导热系数约为 200 W/mK。

运用热传导片可以使散热器和电池表面得到更加均匀的冷却,并提高了散热器对电池的吸附性,防止其在振动状态下脱落。

热障材料

热障材料是一种能够减缓热量流动的“守护者”,常用于电池模组内部。

在电池单体与散热器之间加装热障材料,可以减少温度梯度,降低电池表面温度,并显著增加电池的安全性。隔热材料的导热系数通常在 0.2 - 0.35 W/mK 之间,且易于加工和成型。

热障材料主要分为绝缘隔热材料和复合隔热材料。

绝缘隔热材料主要是为了降低电池表面温度,在电池单体和散热器之间加装,其主要原材料有云母绝缘材料,云母的导热系数约为 0.4 - 0.7 W/mK,陶瓷的导热系数一般在 1 - 30 W/mK 之间。

复合隔热材料则是将多种性能材料进行复合,比如将纳米二氧化硅和聚合物进行复合,其阻止热流和电流之间的传导,同时具有较高的强度和耐久性,因而应用广泛。

相变材料

相变材料是一种能吸收和释放大量热能的神奇“精灵”,这使得它在动力电池热管理中应用广泛。

采用相变材料可以降低电池在充电和放电过程中表面温度的峰值,从而有效提高电池寿命。

这是因为相变材料的熔点通常是非常稳定的,例如常见的石蜡相变材料,熔点在 50 - 70°C 之间,因此当充电或放电达到一定温度时,相变材料将吸收大量热能,从而保持电池表面温度的稳定状态。

目前,相变材料主要分为有机相变材料和无机相变材料。

有机相变材料主要应用于低温范围下,且纯净程度较高,但热量的吸收和释放速度相对较慢。比如常见的有机相变材料正十八烷,其相变温度约为 28 - 32°C,相变潜热约为 240 - 250 J/g。

而无机相变材料则热量吸收和释放速度更快,像三水合醋酸钠的相变温度约为 58°C,相变潜热约为 264 J/g,但在高温下易熔化以及有毒等问题也限制了其应用范围。

新能源汽车电池热管理行业发展趋势

新能源汽车电池热管理系统旨在调整电池温度,减小电池包内最高温度和最低温度的差异,使得动力电池保持在适宜工作的温度范围,从而确保充放电性能、电池安全性及寿命,降低新能源汽车由于电池过热导致自燃的风险。

随着新能源汽车逐渐朝着高能量密度和高续航的方向发展,动力电池热管理系统对温度的监测和控制需求日益提升。

为达到更好的冷却效果,未来液冷管、液冷板将根据客户需求逐步提升技术要求和质量品质,在工艺难度提升的同时,单车价值量及使用量有望获得较大提升。

此外,伴随着下游新能源汽车行业需求放量,新能源汽车电池热管理系统下游特定品类和型号有望实现生产的规模效应,产业链增长潜力较大。

总结

新能源汽车动力电池热管理材料的不断发展和创新,将为新能源汽车的性能提升、安全保障和更广泛的应用奠定坚实的基础。

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