新能源汽车材料(新能源汽车中的火安全材料)

新能源 汽车 由于装载高能量的动力电池，其起火原因主要是碰撞挤压或穿刺动力电池及其部件造成短路、高温导致电池热失控、快充带来的大电流等原因。

1.Battery 电池包

电池包是新能源 汽车 的动力源，由壳体包覆电池模块而构成电池包主体。电池壳体对电池模块的安全工作和防护起着关键作用。

电池包内的热失控会导致其内部发生短路，从而引起电池正负极材料发生剧烈化学反应，导致电芯温度急剧上升、压力过大、外壳破裂、整车自燃起火甚至爆炸等事故。

当电池模组出现故障时，为了最大程度保护车内乘员，需要对电池包进行防火隔热处理，以便给车内乘员预留充足的逃生时间，所以要求电池包材料具有防腐蚀、绝缘、耐常温和低温 冲击以及阻燃等特性。

目前动力电池已经采取了很多的安全措施。如，通过电池结构设计，提高壳体材料防火性能，改善电池散热系统，提升电芯材料防火性能等，从而提升电池包的防火能力，降低发生火灾或爆炸的风险。

目前各新能源 汽车 电池包的防火材料以铺设防火毡材料为主，如，云母板、超细玻璃棉、高硅氧棉毡等。当电池发生热失控后，依靠防火毡材料可以有效隔绝热量扩散和控制火势走向，有效延缓电池热扩散时间，从而提高电池包防火安全性。

虽然隔热毡可以有效隔绝热量扩散和控制火势走向、延缓电池热扩散时间，但增加防火毡方案也存在质量增加、散热性能差、设计施工过程中有一些局限性等问题，因此为了提高防火性能，使防火材料施工更柔性，防火涂料及改性塑料的研究与使用也在近年成为电池包材料的使用趋势。

塑壳由于具有较好的综合性能，是目前动力电池壳体材料的主要发展方向，如雷天、环宇、中航锂电、海霸、青山等公司生产的系列锂电池均为塑料壳体。据悉，在动力电池标准中对电池的壳体箱体提出了相应的明确的阻燃要求，而现在越来越多的企业也开始采用阻燃塑料来做动力电池。

2.Vehicles Charging Piles充电桩系统

在充电桩的建设中，材料的应用必不可少，充电桩材料主要分为充电桩壳体、充电枪壳体、充电桩电缆、插头插座、电源外壳、接触器、断路器等用材料。相比于传统的金属材料，绝缘材料具备更大的优势：加工过程操作性强，提高效率，降低生产成本；安全性高，绝缘材料不会发生漏电危险，而且防止生锈；生产加工过程能源消耗远小于金属材料，更符合节能环保的发展方向；体现 汽车 工业轻量化发展趋势；可以满足个性化、定制化、差异化需求，实现充电桩实用、 时尚 、美观的设计。

2.1.充电枪及链接系统

充电枪及连接系统具体包括充电枪壳体和连接头。

充电枪外壳，除需要阻燃性能、电绝缘性能、耐候性能外，还要有良好刚性和韧性，避免跌落和车辆辗压造成的损坏，同时兼顾良好的外观。在此种情况下无卤阻燃耐候的PC及其合金材料被广泛地使用。

充电连接头，包括插座和插头，直接与导线转接，需要优异的电绝缘性、阻燃性能、耐热性能，同时为满足长期插拔的使用寿命要求，材料需要优异的力学性能。目前连接器常用的材料有PBT、PPS、PA、PPE、PET等无卤阻燃增强尼龙材料。

2.2.充电电缆

由于充电电缆一般都是被安置在停车场、公路服务区等容易被日晒风化或者油污腐蚀的户外场合，而且还要经常承受拖地拉扯，所以该种电缆必须具备良好的柔韧性和耐磨损抗腐蚀能力。另外考虑到充电安全性和防火性，它还必须能够耐热阻燃，具有良好的绝缘性能。

充电桩使用的线缆主要包括电源线和信号控制线，在CQC发布的《电动 汽车 传导充电系统电缆技术规范》中，对充电桩线缆的结构、额定电压、使用温度、允许弯曲半径以及耐久性等方面都做了详细规定。高分子材料主要应用在线缆的内护层和外护套方面，内护层可以使用无卤阻燃TPE、TPU，外护套可以使用PVC、无卤阻燃弹性体等。随着新能源 汽车 的持续推广和应用，充电设施的小型化和轻量化将会是未来的发展方向，一些高性能的新 型改性塑料材料，如PPS、PPO、PEEK等，以及其他弹性体材料，均有可能在充电设施中进行工程化应用，这对改性塑料在新能源 汽车 中的应用有着很好的促进作用

2.3.充电桩

充电桩壳体作为充电桩的对外防护部件，不仅需要满足运输、安装和使用过程中可能发生碰撞的保护要求，还必须适合复杂的使用工况环境，所用材料需要有一定的机械强度、电气绝缘性和阻燃性要求，同时兼具优良的耐候性能、低温冲击性能、耐腐蚀性能和加工性能。推荐使用无卤阻燃PC材料或无卤阻燃PC合金材料，如无卤阻燃PC/ABS、PC/ASA、PC/PBT材料等，包括使用免喷涂技术的组合，可以做成不同的外观颜色，满足不同使用场合的个性化需求。

2.4.内部控制系统组件

内部控制系统组件主要包括电源模块、接触器、断路器、散热风扇等。参照常用电源系统及低压电器行业的材料应用，可使用无卤阻燃增强PA或PBT材料。散热风扇推荐在IT行业广泛使用的阻燃增强PBT或PPE材料。

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太平洋汽车网新能源汽车锂电池包使用的是导热硅胶片，导热硅胶片是以有机硅胶为主体，添加填充料、导热材料等高分子材料，混炼而成的硅胶，具有较好的导热、电绝缘性能，广泛用于电子元器件、锂电池散热系统中。

模块化的结构设计实现了电芯的集成，通过热管理设计与仿真优化电池的安全保护及连接路径；通过BMS实现对电芯的管理，以及与整车的通讯及信息交换。电池包组成主要包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、壳体和BMS。

动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提。同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。设计流程为：确定整车设计要求、确定车辆功率及能量要求、选择匹配合适的电芯、确定电池模块的组合结构、确定电池管理系统及设管理系统设计、仿真模拟及具体试验验证。

电池包壳体设计要求电池包壳体作为电池模块的承载体，对电池模块的安全工作和防护起着关键作用。其外观设计主要从材质、表面防腐蚀、绝缘处理、产品标识等方面经行。

要满足强度刚度要求和电器设备外壳防护等级IP67设计要求并且提供碰撞保护，箱内电池模块在底板生根，线束走向合理、美观且固定可靠。

1、一般要求

（1）具有维护的方便性。

（2）在车辆发生碰撞或电池发生自燃等意外情况下，宜考虑防止烟火、液体、气体等进入车厢的结构或防护措施。

（3）电池箱应留有铭牌与安全标志布置位置，给保险、动力线、采集线、各种传感元件的安装留有足够的空间和固定基础。

（4）所有无极基本绝缘的连接件、端子、电触头应采取加强防护。在连接件、端子、电触头接合后应符合GB4208-2008防护等级为3的要求。

2、外观与尺寸

（1）外表面无明显划伤、变形等缺陷、表面涂镀层均匀。

（2）零件紧固可靠、无锈蚀、毛刺、裂纹等缺陷和损伤。

3、机械强度

（1）耐振动强度和耐冲击强度，在试验后不应有机械损坏、变形和紧固部位的松动现象，锁止装置不应受到损坏。

（2）采取锁止装置固定的蓄电池箱，锁止装置应可靠，具有防误操作措施。

4、安全要求

（1）在试验后，蓄电池箱防护等级不低于IP55。

（2）人员触电防护应符合相关要求。

在完成整个动力电池系统的设计后，制作好的动力电池系统必须经过台架性能测试，验证是否符合设计要求，在经过装车试验，对系统进行改进和完善。相关行业标准如下：电池包壳体的选材电池壳体是新能源汽车动力电池的承载件，一般是安装在车体下部，主要用于保护锂电池在受到外界碰撞、挤压时不会损坏。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）