2023年1-9月,国内新能源汽车起火事故超230例。其中,超200例事故与电池强关联,近七成事故发生在三元锂电池搭载车型,超两成发生在铁锂装机车型。从起火的后果严重性看来,因动力总成变革,“电车时代”的电气火灾后果远严重于“燃油时代”。对于燃油车而言,除非遭受猛烈撞击导致油箱破裂而爆炸,其他自燃通常从发动机舱开始,火势对于车内人员而言逃生时间相对充分。而从过去新能源汽车起火事件看来,事故起初动静如底盘部件破坏,但在几分钟之内发生爆燃,并且火势难灭,直至把车身烧成废铁。在此背景下,电池热管理重要性愈发凸显。政策方面,今年7月工信部对新能源汽车安全问题作出相关规定,再次强调加强电池热管理体系构建。
1、7月25日,工信部装备工业一司、国家市场监督管理总局质量发展局联合组织召开加强新能源汽车安全管理工作会议,提出将加快修订完善相关强制性国家标准要求,引导行业企业加快高效能电池系统热管理、多层级安全防护等技术研发,强化车辆运行安全监测体系。
2、7月28日,工业和信息化部装备工业发展中心发布了《关于开展2023年新能源汽车安全隐患排查工作的通知》。《通知》对新能源汽车安全隐患排查工作要求中,对其起火燃烧事故调查及上报的时限和内容进行了明确规定。得益于新能源时代汽车产品更迭速度成倍增长,电池热管理体系也在快速迭代中取得了实质性进展。在防火隔热材料应用方面,随着全球材料供应商所取得的进步,在防火隔热性能上可与传统无机防火隔热材料相匹敌,同时更能满足电池包集成化、轻量化的新型防火隔热特种材料正愈发在电池热管理应用上受到青睐。预计,随着锂电池市场规模的扩大,2025年中国锂电池热管理防火隔热材料总需求量将超过9000万平方米,2020-2025年复合年均增长率高达75%,其中2022-2025年复合年均增长率超过36%。全球特种材料供应商索尔维大中华区交通市场经理吴极文表示,通过调研,索尔维发现,目前无机材料是电池企业进行热管理设计时对防火隔热材料的主流选择。但无机材料质量密度偏大,且多为规则形状。在动力电池愈发向轻量化发展的当下,难以做到尽可能降低电池包质量与有效利用电池包内部空间。顺应动力电池对防火隔热材料的新市场需求,近日,索尔维推出了新品长玻璃纤维 PPA 解决方案Xencor™ XTreme。作为瞄准防火隔热细分领域的新型特种材料,Xencor™ XTreme系列材料具备以下三大优势。该材料的防火性可匹敌无机材料,Xencor™ XTreme 系列材料可实现耐 1000℃ 直接火焰暴露超过 10 分钟的性能,并保持火焰的接触面与背面的大温差。因其出色的防火性能,应用该系列材料的电池包在暴露于火焰后可保持优异的电绝缘水平,有助于减轻电池的热失控,在发生热失控时为车内人员提供足够的时间离开车辆,满足当前,中国、美国、欧洲等国家和地区的新规中对电池部件的耐高温火烧要求。该材料具有高玻璃化转变温度(Tg),相比传统防火隔热材料具备更出色的力学性能,在电池包内部可具备强支撑作用,可应用于包覆成型母线、模组端板和支撑件等电池组件,确保部件在电池工作条件下的稳定性。索尔维通过市场调研了解到,考虑到电芯材料体系与电池包大小的区别,市场上单个电池包所使用无机的防火隔热材料重量在2-10kg区间内。而因Xencor™ XTreme特种材料密度不到市面上无机材料的一半,可显著减轻电池包防火隔热材料所占质量,从而达到提升能量密度的效果。现阶段,动力电池高能量密度趋势下,尤其重视电池包内部的结构设计,高集成、轻量化已是确定趋势。针对此,在具体的电池包应用中,一方面,Xencor™ XTreme凭借材料的灵活性优势,并不需要如无机材料般分布多片;另一方面,因材料具备出色的力学性能,可以一定程度上取代部分金属端板,起辅助支撑作用极大程度上优化、简化电池包结构,尽可能利用电池包空间。在加工方式上,根据电池厂商对电池包热管理设计,Xencor™ XTreme系列材料可与多种防火隔热材料复合使用。并且区别于过去无机材料的人工装配,包括Xencor™ XTreme系列材料在内的新型有机特种材料通常可实现自动化装配。因此,考虑到加工装配全流程以及材料的节省,应用Xencor™ XTreme系列材料可在一定程度上降本增效。目前,新型特种材料在电池应用中仍处于起步阶段。但随着电池热管理体系的迭代,更符合动力电池发展趋势、更适配电车体系的工业设计体系特种材料将有望取得一席之地。