新材料
《2022年中国锂电池热管理隔热材料市场分析报告》
2022-07-04 09:51:35


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,我国普及、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,我国普及、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,由于电池批次一致性、材料自身热稳定性、电池各组分间兼容性以及电解液高度易燃性等原因导致电池起火或爆炸的安全性事故频出。动力电池的不安全行为主要来源于其热失控,当单体电池发生热失控之后,相邻单体受影响后也将继续发生热失控,导致热失控蔓延,最终引发新能源汽车的安全事故。新能源汽车对动力电池高性能、长续航的追求必然要面对电池热失控带来的安全性问题。


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。


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


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。


2021-2025中国锂电池热管理隔热材料市场规模及预测(单位:万平米)

资料来源:高工产研新能源研究所(GGII),2022年1月


为全面了解中国锂电池热管理隔热材料市场应用现状、技术路线及主流方案、市场规模与竞争格局、未来发展前景等,高工产研新能源研究所(GGII)通过实地走访、电话调研、参考公开资料等,推出《2022年中国锂电池热管理隔热材料市场分析报告》。报告共分五章,从锂电池PACK热管理方案、主要材料性能分析与应用现状、市场规模与竞争格局、材料/PACK/OEM重点企业分析、进入机会分析与建议等五个方面,为业内人士及投资机构提供全面的行业数据和分析报告。


数据范围说明

●本报告数据更新至2022年1月,部分数据更新至2022年6月。

●报告数据以中国大陆地区数据为主,少量涉及全球其他地区数据。

●本报告部分数据来自于实地调研、电话调研,与企业及行业真实数据可能存在一定差异。


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版权说明:

本报告版权归高工产研所有,只限客户自身使用,不得扩散给任何第三方使用。


目  录

第一章 中国锂电池热管理隔热方案概况

第一节 全球及中国锂电池PACK热管理标准

第二节 中国动力锂电池PACK热管理隔热方案

一、不同材料体系电池热管理隔热方案

二、不同电池形状电池热管理隔热方案

第三节 中国储能锂电池PACK阻燃隔热方案

第四节 锂电池PACK阻燃隔热方案发展趋势


第二章 中国锂电池阻燃隔热材料市场分析

第一节 锂电池阻燃隔热材料应用方案分析

一、阻燃泡棉(应用部位、主流产品参数、市场价格、使用量等)

二、云母制品(应用部位、主流产品参数、市场价格、使用量等)

三、气凝胶毡材料(应用部位、主流产品参数、市场价格、使用量等)

四、陶瓷化硅橡胶(应用部位、主流产品参数、市场价格、使用量等)

五、其他材料

第二节 锂电池热管理隔热材料发展历程及产品生命周期

第三节 锂电池热管理隔热材料规模及发展趋势分析

第四节 锂电池热管理隔热材料性能分析及未来趋势发展


第三章 主要锂电池热管理隔热材料企业分析

第一节 阻燃泡棉企业分析

第二节 云母制品企业分析

第三节 气凝胶毡材料企业分析

第四节 陶瓷化硅橡胶企业分析


第四章 主要OEM及PACK企业阻燃隔热方案分析

第一节 主要OEM及PACK企业调研分析

第二节 主要OEM及PACK企业阻燃隔热方案


第五章 中国锂电池热管理隔热材料市场机会分析及建议

第一节 中国锂电池热管理隔热材料市场进入机会分析

第二节 投资建议及风险分析

一、投资建议

二、风险分析


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