動(dòng)力電池安全依然是當(dāng)下新能源汽車發(fā)展的核心考量因素。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),今年1—8月,國內(nèi)共發(fā)生14起新能源汽車燃燒事故,這其中,多數(shù)原因都是電池組技術(shù)故障所引起的。
高能預(yù)警之下,破解動(dòng)力電池安全就成為產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn),圍繞于此,有的企業(yè)從動(dòng)力電池內(nèi)部材料著手研究,有的企業(yè)則試圖通過動(dòng)力電池pack環(huán)節(jié)引入新材料的應(yīng)用,以此來提升安全性能。
由于在pack環(huán)節(jié)可以起到導(dǎo)熱散熱、均衡溫度、阻燃防爆、絕緣防水等作用,有機(jī)硅膠被看做是提升動(dòng)力電池安全性“新希望”。包括寧德時(shí)代、國軒高科(002074)、福斯特(603806)等主流電池企業(yè)都在探索有機(jī)硅膠在動(dòng)力電池制造中的應(yīng)用。
機(jī)會(huì)往往伴隨著挑戰(zhàn),盡管有機(jī)硅膠對(duì)于動(dòng)力電池的安全提升具有較為明顯的效果,但硬幣的另一面是,其應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致電池包加重,降低單位體積的能量比,最終影響到能量密度。這也成為其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的最大障礙。
圍繞于有機(jī)硅膠的應(yīng)用現(xiàn)狀、市場(chǎng)機(jī)會(huì)以及產(chǎn)業(yè)化瓶頸等問題,為你揭開有機(jī)硅膠在動(dòng)力電池中的AB面。
阻燃防爆性能優(yōu)異
有機(jī)硅膠是一種含有Si-C鍵、且至少有一個(gè)有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物,具有耐高低溫、電氣絕緣、耐腐蝕、抗氧化性、生理惰性等性能優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)硅膠企業(yè)根據(jù)這些特性、動(dòng)力電池市場(chǎng)不同的類型以及客戶的需求,開發(fā)出形態(tài)各異的產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上多見的產(chǎn)品類型有:有機(jī)硅灌封膠/填縫劑、發(fā)泡硅膠、導(dǎo)熱墊片。
了解到,目前有機(jī)硅膠在鋰電中的應(yīng)用主要在動(dòng)力電池上,而且以三元系鋰電池為主。
浙江凌志新材料有限公司(下稱“凌志新材”)總監(jiān)屠軍鋼表示,三元18650圓柱、方形、軟包等多種電池形態(tài)均可適用有機(jī)硅膠,目前合作客戶對(duì)產(chǎn)品都比較滿意。
從有機(jī)硅膠企業(yè)和電池企業(yè)反饋來看,有機(jī)硅膠在動(dòng)力電池上的作用主要包括以下三點(diǎn):
1.導(dǎo)熱散熱,均衡溫度。鋰電池的正常工作溫度在-20℃—60℃,溫度太高或太低都容易引發(fā)問題。使用有機(jī)硅膠后,根據(jù)PACK工藝的不同,有機(jī)硅膠灌注、排列在電池包周圍的縫隙,為電池包加上一層屏障,即便處于過熱或過冷的環(huán)境,電池包依然可以穩(wěn)定工作。
2.阻燃防爆。當(dāng)電池包中的某一個(gè)單體電芯發(fā)生極限失效爆炸時(shí),有機(jī)硅灌封膠能夠隔絕氧氣起到防護(hù)作用,保護(hù)電池包的其他電芯不受影響,不引起整個(gè)電池包爆炸燃燒。目前國內(nèi)硅寶科技(300019)、凌志新材兩家企業(yè)都有這款產(chǎn)品。
值得注意的是,有機(jī)硅膠不是萬能,當(dāng)電池包中兩個(gè)甚至以上數(shù)量電芯爆炸,有機(jī)硅膠并不能阻止整個(gè)電池包的爆炸,只能延緩爆炸時(shí)間,這對(duì)電動(dòng)汽車上的乘客來說,即延長了逃亡時(shí)間。
3.絕緣防水。有機(jī)硅膠的生理惰性保證其在PACK過程中與其余材料的兼容性,加上絕緣的特性可以保護(hù)電池內(nèi)部關(guān)鍵電子器件、電芯和母線,進(jìn)而避免電池短路,防止電涌和電池起火的風(fēng)險(xiǎn)。另外,有機(jī)硅膠憎水,利用這一特性企業(yè)還開發(fā)出防水產(chǎn)品,在應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨等惡劣環(huán)境時(shí),有機(jī)硅膠能夠?yàn)殡姵卮┥弦患?ldquo;防水服”。
市場(chǎng)頑疾待解
有機(jī)硅膠雖然在動(dòng)力電池上具備上述優(yōu)秀性能,卻也給動(dòng)力電池帶來一點(diǎn)“負(fù)擔(dān)”。多家有機(jī)硅膠企業(yè)、電池企業(yè)均表示使用有機(jī)硅膠后,電池包加重,降低了單位體積的能量比,最終影響到能量密度。
硅寶科技深圳公司總經(jīng)理張宗兵認(rèn)為,有機(jī)硅膠產(chǎn)品在鋰電市場(chǎng)上還面臨兩大推廣難題:一是如何實(shí)現(xiàn)輕量化要求。雖然硅寶科技產(chǎn)品密度已經(jīng)很低,但應(yīng)用在電池包中還是會(huì)增加電池包5%-8%的整體重量;二是鋰電池企業(yè)對(duì)有機(jī)硅認(rèn)識(shí)不足。國內(nèi)鋰電池企業(yè)對(duì)有機(jī)硅產(chǎn)品的選擇和使用都不太了解,盲目選擇有機(jī)硅產(chǎn)品難以達(dá)到預(yù)期效果,從而對(duì)有機(jī)硅產(chǎn)品失去信心。
可以說,完成有機(jī)硅膠在動(dòng)力電池中的瘦身任務(wù)是眼前有機(jī)硅膠企業(yè)亟待解決的問題,也是提升其市場(chǎng)利用率的關(guān)鍵。
張宗兵透露,公司在研的新款有機(jī)硅灌封膠產(chǎn)品在原有性能不變的基礎(chǔ)上,已經(jīng)又完成瘦身近三分之二的減肥任務(wù),并已取得初步成功,應(yīng)該會(huì)很快推向市場(chǎng)。
深圳市希順有機(jī)硅科技有限公司雖是一家新進(jìn)鋰電行業(yè)的企業(yè),但內(nèi)部人士透露,公司也在著手多種技術(shù)路線研究,破解重量之謎。
安全或是能量密度,這是一個(gè)問題。事實(shí)上,多家有機(jī)硅膠企業(yè)透露,目前公司的鋰電業(yè)務(wù)比重并不大,如凌志新材此項(xiàng)業(yè)務(wù)占比在15%-20%。張宗兵表示,有機(jī)硅膠在動(dòng)力電池市場(chǎng)還處于培育和發(fā)展初期,公司一直在不斷優(yōu)化產(chǎn)品,并對(duì)這一市場(chǎng)充滿信心。
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