高溫 vs 安全，新能源車(chē) “降溫防燃” 該倚重哪些熱管理材料？

動(dòng)力電池系統(tǒng)主要由電池組、管理電池的系統(tǒng)（BMS）、熱管理系統(tǒng)，以及相關(guān)的電路和機(jī)械部件組成。

現(xiàn)在影響新能源車(chē)大范圍推廣的主要因素有三個(gè)：電池系統(tǒng)的成本、續(xù)航（能跑多遠(yuǎn)），還有電池的安全性。

隨著新能源車(chē)技術(shù)不斷發(fā)展，大家越來(lái)越看重安全性，比如動(dòng)力鋰電池，如果遇到過(guò)度充電、被尖銳東西刺穿、發(fā)生碰撞這些情況，很容易引發(fā)一連串的發(fā)熱反應(yīng)，最后失控，導(dǎo)致冒煙、起火甚至爆炸。

另外，電池的關(guān)鍵性能，比如能存多少電、能用多久，都受溫度變化影響很大。這就使得給電池做熱管理這件事，變得越來(lái)越重要了。

一、新能源車(chē)熱管理有多重要？

新能源汽車(chē)運(yùn)行的時(shí)候，單個(gè)電池芯自身有點(diǎn)電阻，供電的時(shí)候就會(huì)發(fā)熱，溫度慢慢升高。要是溫度超過(guò)了它能正常工作的范圍，電池性能就會(huì)下降，用不了多久就得換。

而電動(dòng)車(chē)的電池系統(tǒng)是好多電池芯湊一起的，工作起來(lái)會(huì)產(chǎn)生一堆熱量，全憋在小小的電池箱里。這些熱要是散不出去，溫度一高，不僅電池短命，還可能熱到失控，搞不好就冒煙起火，甚至爆炸，想想都嚇人！

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)研究熱管理，大多盯著散熱，說(shuō)得再具體點(diǎn)，主要在電池箱和電池組這些層面下功夫，像液冷系統(tǒng)就是常見(jiàn)的應(yīng)用。但對(duì)單個(gè)電池芯的隔熱防護(hù)，關(guān)注就沒(méi)那么多了。

其實(shí)從電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)看，做熱管理設(shè)計(jì)時(shí)，得兼顧單個(gè)電池芯和電池組這兩個(gè)層面的結(jié)構(gòu)。所以在設(shè)計(jì)整個(gè)電池系統(tǒng)時(shí)，單個(gè)電池芯和電池組所處的溫度環(huán)境，必須得考慮進(jìn)去。

就說(shuō)設(shè)計(jì)電池組排列吧，要是單個(gè)電池挨得特近，又沒(méi)做好散熱和隔熱，充放電的時(shí)候溫度會(huì)飆升，那安全隱患可就大了！

所以，得好好研究電池?zé)峁芾砑夹g(shù)，讓電池的加熱和散熱能力變強(qiáng)，保證它在合適的溫度下工作，電池箱里的溫度分布也得均勻合理。研究得從單個(gè)電池?zé)崾Э氐脑蚝吞攸c(diǎn)開(kāi)始，慢慢擴(kuò)展到整個(gè)電池系統(tǒng)因?yàn)閱蝹€(gè)電池?zé)崾Э囟鰡?wèn)題的情況。

二、有無(wú)隔熱措施的區(qū)別

有研究發(fā)現(xiàn)，要是在單個(gè)電池之間加一層隔熱層，能擋住失控電池傳給旁邊電池的熱量。而且這隔熱層不用封得死死的，電池之間留些空隙讓空氣流通，還能幫著把失控電池產(chǎn)生的熱量散到整個(gè)電池包里，避免某一塊地方溫度太高。

汽車(chē)工程學(xué)報(bào)中有篇學(xué)術(shù)論文里曾做了四種方案來(lái)分析熱失控時(shí)的散熱情況：

方案一：電池之間啥都不加，既沒(méi)散熱的也沒(méi)隔熱的；

方案二：電池之間塞了隔熱板；

方案三：電池之間裝了熱管組；

方案四：電池之間把隔熱板和熱管組錯(cuò)開(kāi)著放。

對(duì)方案二、三、四正常工況下與熱失控時(shí)電池組的散熱與隔熱性能進(jìn)行分析，對(duì)比驗(yàn)證該集成系統(tǒng)的熱管理性能，并探究了隔熱板厚度對(duì)于熱失控傳播的阻隔作用結(jié)論如下：

方案二：

√防熱擴(kuò)散，能夠拖慢連環(huán)燃燒的速度

×散熱差，僅依賴隔熱板和自然散熱

結(jié)論：散熱不夠，悶著會(huì)自燃。

方案三：

√日常降溫效果好

×高負(fù)荷時(shí)"冷熱不均"（部分電池狂飆高溫）

結(jié)論：一旦熱失控容易火燒連營(yíng)。

方案四：

√降溫均勻不偏心（大部分電池溫度基本同步）
√防熱擴(kuò)散能力好（像防火墻隔離病毒）

結(jié)論：既能日常控溫又能緊急防火。

總結(jié)：

1.通過(guò)增加隔熱板厚度來(lái)強(qiáng)化電池組的散熱能力，能夠有效抑制熱失控的傳播蔓延）。

2.當(dāng)隔熱板厚度從 1mm 提升至 2mm 時(shí)，在確保熱管穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，可將熱失控現(xiàn)象阻斷在隔熱板的迎熱側(cè)（即熱失控發(fā)生前的一側(cè)）。

經(jīng)典的散熱就如寶益科技的高導(dǎo)熱硅膠片，它的導(dǎo)熱系數(shù)在1.2-9.0W/m.K之間，可彌散分布于不平整表面, 不變形，能夠?qū)⒎e累在發(fā)熱部件外表面的熱量高效快速地傳遞給散熱部件。它采用先進(jìn)工藝，自粘、絕緣、填充性佳，可加玻纖抗撕裂，-40℃~150℃穩(wěn)定工作，達(dá) UL94V0 阻燃級(jí)，厚度 0.1-20mm，適用于新能源汽車(chē)電池等多領(lǐng)域。隔熱方案則采用在電芯與電芯之間放置泡棉的方式。

三、泡棉的應(yīng)用

電池系統(tǒng)和模組的設(shè)計(jì)，通常得看電芯的形狀。電芯主要有圓柱、方形和軟包三種。

其中軟包電芯因?yàn)槟芰棵芏缺攘硗鈨煞N高，在能量補(bǔ)貼政策的推動(dòng)下，用得也越來(lái)越多。它的優(yōu)點(diǎn)很明顯：外部結(jié)構(gòu)對(duì)電芯影響小，性能不錯(cuò)，封裝材料也輕。但缺點(diǎn)也不容忽視：大容量電池的密封工藝難度大，可靠性較差；而且用的鋁塑復(fù)合封裝膜機(jī)械強(qiáng)度低，它的壽命直接影響了電池的使用壽命。

不過(guò)要注意，軟包電芯充放電時(shí)會(huì)鼓脹。如果軟包之間長(zhǎng)時(shí)間摩擦，可能會(huì)磨破鋁塑膜，導(dǎo)致電池失效甚至失控。所以泡棉在軟包電芯中間的應(yīng)用就特別重要，主要有這四個(gè)作用：

1. 泡棉質(zhì)地軟、彈性好，能吸收電池鼓脹產(chǎn)生的壓力，起到緩沖效果；
   
2. 電芯熱失控時(shí)，泡棉能隔熱，阻止熱量擴(kuò)散，延緩事故發(fā)生；
   
3. 電芯起火時(shí)，泡棉的阻燃性可以放慢火勢(shì)蔓延速度，給人爭(zhēng)取逃生時(shí)間；
   
4. 泡棉回彈性好，能被壓縮的范圍大，還能用來(lái)固定電芯位置。

針對(duì)動(dòng)力電池的這些需求，寶益 CR-2050 泡棉是一款專門(mén)為提升新能源汽車(chē)動(dòng)力電池安全可靠性開(kāi)發(fā)的合成橡膠發(fā)泡材料。它能在動(dòng)力電池包中精準(zhǔn)發(fā)揮多重關(guān)鍵作用：既能通過(guò)優(yōu)異的隔熱性能阻斷熱量擴(kuò)散，靠緩沖性吸收電芯鼓脹的壓力，又能憑借阻燃特性延緩火勢(shì)蔓延，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)密封、支撐、減震等功能，全方位保障電池系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

這款泡棉的應(yīng)用場(chǎng)景也十分廣泛，能適配電池包內(nèi)的多個(gè)關(guān)鍵區(qū)域：比如電芯與電芯之間、軟包電池極耳與極耳之間，可直接緩沖電芯摩擦與鼓脹；在水冷板與箱體之間、模組與模組之間，能強(qiáng)化密封與支撐；甚至在標(biāo)準(zhǔn)箱、PACK 包等整體結(jié)構(gòu)中，也能通過(guò)減震和隔熱提升整體安全性。