新能源汽车机械基础课件：新能源汽车储能材料的关键性能指标

新能源汽车储能材料的关键性能指标目录01引言：储能材料的重要性与政策背景02铝塑膜：软包电池的“第一道防线”03粘结剂：电池“心脏”的“肌膜组织”04导电剂：能量密度的“隐形推手”05铝箔/铜箔：集流体的精密革命06锂电蓝膜：安全防护的“最后一公里”任务目标：1.理解新能源汽车储能材料的关键性能指标及其对电池性能的影响。2.了解主要储能材料的制备工艺及质量优化方法。3.了解储能材料的技术发展趋势与国产化突破路径。引言：储能材料的重要性与政策背景01政策驱动与产业升级目前国内储能材料企业在高端产品上依赖进口，如高端铝塑膜、粘结剂、铝箔/铜箔等。随着新能源汽车等产业发展，国产替代可降低企业成本，推动产业升级。预计2025年中国锂电池用铝箔和铜箔需求量分别达23万吨和18万吨，国产替代空间巨大。国产替代的必要性储能材料是新能源电池核心基础，如铝塑膜制造技术复杂，全球市场和技术被日韩垄断，国内企业需加强技术创新，提升产品性能和质量。技术创新的迫切性国家出台《中国制造2025》《新能源产业发展规划》等政策，大力支持储能材料产业发展，鼓励企业加强技术创新和产业升级，为产业链上游营造良好政策环境。国家政策扶持方向铝塑膜：软包电池的“第一道防线”02功能结构与核心性能铝塑膜主要由外部尼龙层（ON层）、中间铝箔层（AL层）和内层热封层（CPP层或PP层）构成。ON层保护AL层不受刮伤，要求耐穿刺、抗冲击；AL层起阻隔作用，防止水分侵入并阻隔氧气；内层为耐电解液层，防止泄露的电解液腐蚀AL层，且与铝箔层间复合强度高。三层复合结构解析铝塑膜需要包裹在电池外部阻隔水汽、氧气进入电池内部产生化学反应，其阻隔性要求比普通铝塑复合膜高10000倍。良好的阻隔性可防止电池内部材料被氧化、水解，保障电池性能稳定和安全。阻隔性对电池安全的作用功能结构与核心性能项目要求极高的阻隔性需要包裹在电池外部阻隔水汽、氧气进入电池内部产生化学反应，要求比普通铝塑复合膜的阻隔性高10000倍。耐穿刺性聚合物锂电池芯周边有铜、铝网毛刺，在抽真空收缩时，聚合物锂电池芯周边的毛刺会猛刺内膜，可能刺穿内膜直至铝箔，电芯内的氢氟酸将直通铝箔造成点状腐蚀，改变电解液的组成，严重时将铝箔腐蚀穿而漏液，同时会造成短路，导致电池报废。耐电解液稳定性有机溶剂通常会溶胀溶解、吸收软包装材料，铝塑膜需要具有良好的电解液稳定性，否则会破坏复合层间粘接效果，影响电化学性能。耐高温、绝缘性强在170℃和3kg/cm²左右的压力下热封时，内膜中如果没有耐高温的绝缘层存在，金属电极常常被压到包装铝箔上，造成短路。良好的冷冲压成型性要求冲压成型性能优良，便于生产成型，并保障密封性。功能结构与核心性能聚合物锂电池芯周边有铜、铝网毛刺，在抽真空收缩时，毛刺可能刺穿内膜直至铝箔，导致电芯内氢氟酸腐蚀铝箔，造成点状腐蚀、漏液和短路等问题。铝塑膜的耐穿刺性可有效避免此类情况发生，保障电池安全。耐穿刺性保障电池安全类型优点缺点圆柱工艺成熟、良品率高；一致性好，便于整车成型。重量重；电池管理要求高，电芯内部热量难以释放，存在安全问题。方形重量轻，抗冲击性好，较安全。型号多，工艺难统一；能量密度不如软包电池。软包轻薄，内阻小；能量密度高，循环性好，安全。成本高；一致性差；易漏液。制备工艺与国产化突破干法工艺是铝和聚丙烯用粘合剂粘结后直接压合而成。其主要优势有冲深成型效果好，外观一致性好，不易出现针孔、鱼眼、杂质等不良，但耐电解液性较差。干法工艺特点1热法工艺是铝和聚丙烯之间用MPP粘结着，在缓慢升温升压热压合而成。该工艺可以提高Al层与PP层之间的粘附力，使内表层防电解液溶胀脱落能力大大提升，但特殊处理的MPP需要较高温度熔化，冷却后因与PP收缩系数差异大，易出现向内卷曲的情况。热法工艺特点2发展趋势0102动力领域需求增长，将带动铝塑膜行业的发展从行业发展看来，动力领域是铝塑膜企业争夺的“重地”。由于消费电子市场的软包电池渗透率已经很高，但使用国产铝塑膜的比例还不高，市场相对稳定，新的驱动力还是在新能源的动力电池上。随着新能源汽车补贴政策和能量密度及高续航能力挂钩，软包电池作因为能量密度高、安全性能好等优势，而受到越来越多车企的欢迎，动力软包电池作为未来铝塑膜的驱动核心，软包电池的不断发展，市场容量将在未来进一步扩大，将带动铝塑膜行业的不断发展。打破技术垄断，铝塑膜国产化趋势明显随着新能源汽车的不断发展，动力电池作为新能源汽车的动力来源，其需求量将得到大幅增长，但由于铝塑膜进口依赖度较大，企业成本端承压，为此，将刺激铝塑膜行业加强国产替代化，同时，相关企业不断加大产品研发力度，铝塑膜的生产工艺已日渐成熟，使得产品质量已经达到动力类标准并且进入了下游客户认证流程，此外，随着下游行业需求量不断增长，未来铝塑膜国产化进程有望加速。制备工艺与国产化突破目前全球铝塑膜市场和技术被日韩等少数企业垄断，如日本的DNP占据全球约50%的市场份额。国内铝塑膜企业起步较晚，但随着不断努力和创新，国产铝塑膜的性能和稳定性逐步提高，有望实现部分替代，打破技术垄断。国内企业国产化进展粘结剂：电池“心脏”的“肌膜组织”03结构胶与导热胶的协同创新粘结剂在新能源汽车电池中承担轻量化设计与热管理的双重角色。在轻量化设计方面，它可替代传统机械连接，减少结构件重量；在热管理中，能有效传导电芯热量，保障电池性能稳定。粘结剂的双重角色01聚氨酯结构胶和导热胶在性能上有显著提升。结构胶强度、柔韧性、耐老化等性能增强，能更好固定电芯；导热胶通过优化填料和基体，导热系数提高，可使电芯温度和温差下降1-2℃。聚氨酯技术突破02水性胶作为新型粘结剂，具有环保、成本低等优势。在技术上不断突破，逐渐提高对电极材料的粘结性能和耐电解液稳定性，有望在锂电池中广泛应用。水性胶技术进展03由于电池电芯的最佳工作温度带较窄（20-40℃），CTP结构下导热胶在电芯之间、电芯与液冷板之间实现均衡散热，从而使得电芯温度和电芯间的温差下降1-2℃

将极大有利于电池热管理系统。结构胶与导热胶的协同创新导热系数越高的导热胶对降低电池的温升和温差越明显导电剂：能量密度的“隐形推手”04炭黑→碳纳米管的性能跃迁炭黑作为传统导电剂，接触面积小，导电性能较弱。而碳纳米管结构均匀、比表面积大，阻抗仅为炭黑约1/2，导电性优异，能有效改善电极结构和性能，减少电池极化。导电性对比1传统炭黑导电剂添加量为正极材料重量约3%，而碳纳米管添加量可降至0.8%-1.5%。低添加量的碳纳米管可为正极活性物质节约空间，从而提高电池能量密度。添加量差异2高镍三元电池导电性差且对能量密度要求高，增加炭黑添加量无法兼顾导电性和能量密度。而碳纳米管的优异性能更匹配高镍三元电池，在高镍三元电池市场中，炭黑替代碳管难度大。对高镍三元电池的适配性3铝箔/铜箔：集流体的精密革命05达因值与针孔控制的极致要求达因值即表面张力系数，是电池铝箔重要技术指标。通常铝箔表面达因值要达到30dyn/mm以上，有些涂碳产品甚至要达到33dyn/mm。达因值偏低会导致铝箔与粘合材料粘接不牢、漏涂等缺陷，影响电芯一致性。电池铝箔厚度不断下降，从15μm-20μm降至10μm-13μm，针孔问题影响凸显。头部电池厂对针孔数量和直径要求极高，理论上数量越少、直径越小越好，以保证电芯质量和安全性。达因值的关键作用针孔控制的严格标准达因值与针孔控制的极致要求达因值和针孔控制不达标会使电芯在性能上出现差异，如内阻、容量等方面不一致，进而影响整个电池组的性能和稳定性。严格的达因值与针孔控制是保障电芯一致性的关键。对电芯一致性的影响锂电蓝膜：安全防护的“最后一公里”06AI视觉+3D检测的破局之道产线节拍较快，留给软件检测时间较短。AI视觉检测算法效率高，能在有限时间内完成检测任务，满足产线快速生产的需求。高效适应产线节拍AI视觉检测以深度学习算法为核心，不再依靠精心编程的算法搜索特定特征，而是训练神经网络学习各零部件形态特征，建立深度学习模型，实现对不同组件的快速定位识别。深度学习算法核心蓝膜本身光学特性使许多缺陷特征不明显，传统算法过漏检率极高。AI视觉+3D检测可有效解决蓝膜划痕、凹陷等传统检测难以发现的问题，通过3D相机获取深度信息，采用2D+3D方法提高检测精度。解决传统检测盲区电芯蓝膜表面缺陷及划痕电芯蓝膜表面凹陷及凸起

AI视觉+3D检测的破局之道蓝膜的厚度小，仅在0.015mm-0.20mm间，在生产过程中容易出现划痕、破损、褶皱等缺陷，这些缺陷有的会影响产品外观，有的甚至会对产品功能造成损害。锂电蓝膜的发展第一代蓝膜胶带主要用于各类铝壳电池PACK与电池组的包裹，如动力电池组装绝缘保护和固定，圆柱/方形动力电池组捆绑，起到绝缘和固定保护等作用。产品常规结构为PET基材+胶层+PET基材+胶层，具耐高压击穿、耐穿刺、抗拉强度好的特点。

第一代/蓝膜胶带具有以下特点：

1）直接贴合操作方便与洁净度高2）黏着力强，服贴性好不起翘3）性价比高4）具绝缘特性，符合电气性能要求第二代蓝膜具有更高性能的蓝膜胶黏剂需求，即贴合前可先再经UV照射启动，经适当条件熟化后贴合。第二代/蓝膜胶带具有以下特点：1）初始黏着力佳，服贴不起泡2）启动后贴合对3003铝合金具有高剪切力与拉拔力3）UVA有氧固化启动，无臭氧产生4）可调整激活功率及能量，符合客户设备要求5）兼具压敏胶便利性与结构胶之黏着强度锂电