新能源汽车行业高速发展,锂电池安全隐患亟待解决
与传统燃油车不同,中国新能源汽车行业与欧美车企之间,没有几十年的技术底蕴差距。中国的新能源汽车发展没有丧失先机,大家的技术沉淀都差不多。相反,中国的新能源车行业在政策的扶持之下,研发精力更加集中,发展更加迅速,早在2015年,中国就以年销33万辆的绝对优势登上了全球汽车销售榜的榜首。而随着“双碳”目标的提出,交通领域的低碳减排迫在眉睫,进一步推动了国内新能源汽车行业的发展,或将助力中国实现汽车领域的弯道超车。
01 新能源汽车销量连创新高,锂电池安全问题备受重视
中国是全球发展最快的新能源汽车市场,根据中汽协发布的9月汽车产销数据,新能源汽车的产销再创历史新高,渗透率进一步提升。9月份,新能源汽车产销分别完成75.5万辆和70.8万辆,同比分别增长1.1倍和93.9%,市场占有率达到27.1%。1-9月累计完成产销471.7万辆和456.7万辆,同比分别增长1.2倍和1.1倍,市场占有率达到23.5%。
(数据来源:中国汽车工业协会)
新能源车代表了汽车行业未来的发展方向,成长具有高确定性。但随着新能源汽车的逐渐普及,动力电池的安全问题也越来越受到全社会的高度重视。因为新能源全车动力电池自燃、爆炸造成的事故层出不穷。根据国家应急管理部消防救援局的数据显示,2022年一季度,国内接报的新能源汽车火灾共有640起,与去年同期相比上升了32%,高于交通工具火灾8.8%的同比增长,平均到每一天约有7例的新能源火灾事故发生。
动力电池是新能源汽车的“心脏”,而电池最关键的电芯由正极、负极、隔膜、电解液组成,正极材料主要有三元材料、磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂。根据正极材料的不同区分不同的锂电池,当前新能源汽车动力电池市场,三元锂和磷酸铁锂电池两分天下。两种电池各有优缺点,三元锂电池能量密度高,所以续航里程更长,但是成本较高,稳定性较差,电池循环寿命短。磷酸铁锂的能量密度较低,所以续航里程相对较短,但成本低,安全稳定性好。特斯拉新能源车的电池主要以三元锂为主,而比亚迪则主要搭配磷酸铁锂电池。
(数据来源:方正证券)
由于三元材料的稳定性较差,耐高温的程度低于300℃,因此更容易出现“热失控”现象,这也是新能源汽车自燃甚至爆炸的主要原因之一。电池在发生热失控之后,分解反应和化学反应会迅速发生,例如电极和电解质之间的反应、电池隔膜融化等,这些现象会释放大量的气体和热量,单体电池发生热失控反应后,进一步蔓延至电池组中的其他电池单体,造成链式反应。因此电池热失控一旦触发,新能源汽车的事故难以避免。当电池包发生故障,如何提升电池包的防火安全性能,是保证新能源汽车安全的重中之重。
新能源汽车的动力电池包是由多个电芯模组构成,而每个模组由几个到十几个不等的电芯构成。为了实现电池包的热防护,每个电芯和每个模组之间都有绝缘阻燃组件。当电池发生“热失控”时,绝缘阻燃组件能够隔离热源,避免模组内部的高温蔓延,因此绝缘阻燃组件性能的优劣对新能源电池包的安全至关重要。
02 云母阻燃组件有效提高隔热性,极大提升电池安全
塑料材料的阻燃组件是当前市场的主要发展方向,包括PP、PA、PU、PC、ABS等材质,以及它们组合而成的各种改良或复合材料。塑料料类的阻燃板具有较好的综合性能,但在阻燃方面的性能其实并不尽如人意。动力电池的阻燃材料依旧在不断地探索和发展中。
其中,云母就是一种非常好的绝缘隔热防护材料。云母是一种岩矿物,具有非常好的绝缘、耐高温、耐高压、抗碱等性能,同时物理化学性能稳定,被广泛用作电子、电气工业上的绝缘材料。用云母作为基材制作的云母绝缘阻燃组件,用作新能源汽车电池中的安全防护材料,电绝缘性能和阻燃性大幅度改善,性能远超市场上常用的塑料类阻燃板,能极大提升新能源动力电池的安全,有巨大的发展前景。
国内也有相关厂商在云母阻燃组件的研发上取得了实质性进展。据悉,全球最大的合成云母生产商环球新材国际(06616.HK)研发的合成云母新能源电池绝缘阻燃组件产品近期已经开始供货,此前其产品的耐高温测试指标达到1,150℃,耐高压击穿指标达到20KV/mm,性能远超当前市场上常用的塑料类阻燃板。
随着新能源汽车行业的高速发展,锂电池的安全问题始终是阻碍行业进一步向前的主要障碍,以云母作为基材的动力电池缘阻燃组件,具有出色的绝缘、耐高温、阻燃性能,对于提升锂电池安全性能至关重要。合成云母或将成为新能源电池绝佳的绝缘隔热材料,具备广阔的发展前景。
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