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动力电池结构创新对材料提出新要求?亿纬、捷威、回天、中科院专

来源:英亚体育app 作者:英亚体育app官网 发布日期:2022-09-29 12:36:18   浏览量:13

  随着新能源汽车市场渗透率持续攀升,动力电池已驶入革新“快车道”。宁德时代、比亚迪、零跑等企业纷纷推出CTP、CTC、CTB电池,结构创新、体系升级层出不穷,对与之配套的模组和PACK材料、设备体系供应商提出了新需求和新要求。

  在此背景下,8月17日,由有材主办,寻材问料、新材料在线动力电池模组与PACK材料创新技术论坛”隆重举行。中科院物理研究所研究员

  、复旦大学特聘教授夏永姚、天津市捷威动力工业有限公司系统开发部总监陈保国、湖北回天新材料股份有限公司新能源汽车BU总工韩胜利、惠州亿纬锂能股份有限公司电池系统研究院高级经理陈朝海、3M北方区业务拓展经理王腾、深圳市夸克纳米材料有限公司总经理卢桂峰、浙江凌志新能源科技有限公司杨成等专家,针对动力电池配套材料现存的痛点问题展开了探讨。作为线上盛会,吸引了新能源车企、动力电池企业及配套材料企业、设备企业、检测机构、高校科研院等领域1万+人次观看。

  回顾锂离子动力电池的发展史,不难发现动力电池的迭代创新往往基于关键材料的变革。前两代电池的性能差异主要体现在正极材料。

  第一代锂离子动力电池的正极材料为锰酸锂(LiMn2O4),具有成本和安全性优势,但是电池比能量(120-140Wh/kg)低。因此,锰酸锂至今大量应用于电动自行车。

  第二代锂离子动力电池包括磷酸铁锂电池和三元锂电池,正极材料分别为磷酸铁锂和三元(镍钴锰或镍钴铝氧化物)材料。磷酸铁锂电池具备安全性与成本方面的优势,但是比能量(150-180Wh/kg)较低;而三元锂电池比能量(210-270Wh/kg)较高,但是成本也高,且安全性还需进一步提升。

  为了满足续航里程需求,多种技术路线相继登台。其中,典型代表为三元锂电池,锂离子电池三元正极材料(LiNixCoyMnzO2)得益于钴、镍、锰三元协同效应,材料的比容量高,电池具有高能量密度的优点,能够支撑电动汽车实现更长的续航里程。

  随着国家“双碳”战略目标提出,汽车电动化进程进一步加速。2022年中国电动汽车年销量预估将突破500万辆,到2025年预计将超过700万辆。

  因此市场对动力电池的需求量也将同步增长,这将极大地促进动力电池用胶粘剂产业快速发展。

  动力电池是新能源汽车的“心脏”,而动力电池胶粘剂是保障“心脏”稳健运行和持久运转的肌膜组织”。

  从电芯组成模组,再由模组集成PACK系统,各个层级都离不开胶粘剂的使用,可见胶粘剂的合理选用对动力电池系统而言至关重要。

  新能源汽车朝着智能化、电动化、网联化、共享化方向发展,车身结构及零部件的需求也随之发生变化,朝着轻量化、环保化、自动化方向发展。

  动力电池集成化程度和能量密度越来越高,并且对快充提出了更高的技术要求,因此也对高导热、高强度结构粘接材料和工艺提出了新需求和新要求。

  其中,电池包对胶黏剂的性能要求主要有8个:耐振动冲击要求、强度要求、粘接材质的适应性、弹性(柔韧性)要求、耐老化要求、阻燃性能要求、电气绝缘性能要求、导热性能。

  锂资源稀缺带来的影响不容忽视。目前中国锂资源80%依靠进口,有极高的风险。因此除锂元素电池外,全球正在进行钠、镁、钙、铝等元素电池体系的技术研发。

  钠基电池体系因具有资源丰富、价格低廉等优势,是未来智能电网储能技术的重要选择。

  相对锂离子电池,钠资源储量丰富材料成本低,钠离子溶剂化能低温性能优异,集流体均为铝箔等优势,另外可兼容已有锂电设备和工艺。

  在软包模组中,胶粘剂主要应用于电芯与盖板间、电芯与水冷板间,分别用结构胶和导热结构胶。

  目前胶黏剂在软包模组应用过程中面临三个痛点:胶水拆解问题、胶水硬度对电芯影响、低温下胶粘剂模量上升衬电芯的影响。

  在方形模组中,胶粘剂主要应用于电芯间、电芯与侧板/盖板间、温感探头与绝缘片等部位。目前胶黏剂在方形模组应用过程中也面临三个痛点:

  1. 在保证操作时间的前提下,如何加快胶水初始固化速度?加温固化增加能耗,固化速度未达到期望值的问题

  在大圆柱模组中,胶粘剂主要应用于电芯与支架、电芯与电芯间、电芯与冷板间。目前胶黏剂在大圆柱模组应用过程中面临着四个痛点:

  在电池系统中,胶粘剂主要应用于电芯与冷板间、框架与冷板间、箱盖与箱体间。目前胶黏剂在大圆柱模组应用过程中面临着五个痛点:

  汽车电动化趋势不可逆,高效能、系统成本、充电便利性、能力密度、安全可靠性等因素是电动车发展的关键。

  动力电池模组组装提出了高生产效率、高精度要求、轻量化要求,胶粘是解决方案之一。

  在方壳电池中,胶粘剂主要应用于模组堆叠、端板打标、模组组装、端板清洗涂胶、侧板清洗涂胶、侧板涂胶、安装采样线、焊点点胶通讯测试环节。

  在软包电池中,胶粘剂主要应用于电芯或支架涂胶、安装采样线、上盖胶粘安装环节。

  在柱状电池中,胶粘剂主要应用于支架涂胶、水冷管装入支架、隔热防爆材料安装、安装采样线

  其中,公司专利产品发泡硅胶制备而成的密封圈具有优异的密封防水性能;电芯夹片可以有效的吸收方壳及软包电芯膨胀产生的形变应力;由陶瓷化硅橡胶产品制备的防火罩、复合带等可以防止电池热失控引发的整体蔓延,起到防火隔热、高温绝缘等保护作用;生产的导热硅胶垫片具有密度低、导热率高等优点,结合发泡硅胶的低压缩永久形变、持续的反弹支撑性能,为电芯、模组的散热传递起到保障作用。

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