股票代碼：正丹股份 (300641)
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全球加速交通領(lǐng)域電動(dòng)化，2020-2021年期間，這個(gè)市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度非常快，即使在全球疫情和芯片造成傳統(tǒng)汽車(chē)市場(chǎng)萎縮后， 2020年新能源汽車(chē)銷(xiāo)量逆勢(shì)上揚(yáng)，增至300萬(wàn)輛，占汽車(chē)總銷(xiāo)量的4.1%。2021 年，新能源汽車(chē)更是氣勢(shì)如虹，銷(xiāo)量翻了一番多，達(dá)到 660 萬(wàn)輛，占全球汽車(chē)市場(chǎng)的近 9%，市場(chǎng)份額比兩年前增加了兩倍多。以至于在芯片短缺下，2021年全球汽車(chē)銷(xiāo)量的所有凈增長(zhǎng)都來(lái)自新能源汽車(chē)。
電池絕緣設(shè)計(jì)與電動(dòng)汽車(chē)安全緊密相關(guān)
隨著新能源汽車(chē)迅速發(fā)展，HEV、PHEV、EREV和純電動(dòng)等帶有高壓電氣部件的產(chǎn)品開(kāi)始越來(lái)越多，圍繞高壓電池系統(tǒng)的汽車(chē)成為設(shè)計(jì)主流，電壓范圍從200V到800V。
在這里存在一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，就是如何在緊湊空間里面解決絕緣問(wèn)題。
在電動(dòng)汽車(chē)?yán)锩妫珿B/T18384是電動(dòng)汽車(chē)安全要求標(biāo)準(zhǔn)，其分為三部分：車(chē)載儲(chǔ)能部分、功能安全和故障防護(hù)、人員觸電防護(hù)。針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的電氣安全提出了一系列的要求，以保證電動(dòng)汽車(chē)在正常使用情況下的一些可能失效不會(huì)對(duì)使用者和周?chē)h(huán)境造成危害。在電氣安全標(biāo)準(zhǔn)中，按照絕緣失敗后電擊防護(hù)方式的不同可以將電器零件劃分成四類(lèi)，這四類(lèi)電器零件的特征如下：
在電池系統(tǒng)里面，我們也能看到最基本的問(wèn)題就是電池的絕緣設(shè)計(jì)。
目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少車(chē)企及電池龍頭企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用粉末涂料作為電池內(nèi)部絕緣的優(yōu)選解決方案。介紹得比較多的是華晨寶馬動(dòng)力總成工廠(chǎng)的模組線(xiàn)，在這個(gè)具備電芯到模組的工廠(chǎng)里面，擁有三條電芯噴涂線(xiàn)、兩條模組線(xiàn)與兩條裝配線(xiàn)。
從這個(gè)角度，我們可以探討一下動(dòng)力電芯從藍(lán)膜到噴涂，到底有哪些的好處。這里的核心是希望電池模組生產(chǎn)線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)100%自動(dòng)化生產(chǎn)，重中之重就是保證絕緣性，所以很多的設(shè)計(jì)從之前的藍(lán)膜時(shí)代現(xiàn)在都改為采用噴涂工藝，并且加裝絕緣隔膜等多種方式確保電芯之間彼此絕緣。
對(duì)于大批量的生產(chǎn)而言，獨(dú)立的電芯噴涂環(huán)節(jié)能夠把控噴涂的品質(zhì)，讓電芯的安全性與持久性都更優(yōu)異。在動(dòng)力電池模組生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了全封閉的100%自動(dòng)化生產(chǎn)，采用噴涂工藝、加裝絕緣隔膜等多種方式確保電芯之間彼此絕緣，生產(chǎn)線(xiàn)上運(yùn)用等離子清潔、智能光學(xué)檢查等先進(jìn)的技術(shù)，保證生產(chǎn)品質(zhì)的可靠性。這是從之前模組時(shí)代轉(zhuǎn)入CTP時(shí)代要做的很重要的工作。
為什么方殼電芯需要使用絕緣粉末涂料？
鋁殼電池的正極電位高于殼體電位高于負(fù)極電位，如果殼體和正負(fù)極沒(méi)有接觸，不會(huì)發(fā)生腐蝕反應(yīng)，如果殼體和負(fù)極接觸，就會(huì)腐蝕，鋁殼會(huì)逐漸粉化。為了防止這種情況發(fā)生，把殼體和正極連在一起，提高了殼體電位，對(duì)殼體進(jìn)行保護(hù)，防腐蝕。因此電芯的內(nèi)在需求使得電芯帶電，這就需要通過(guò)外部的絕緣手段讓電池和外部隔離，就需要讓電芯穿一身絕緣衣服，在這里之前更多的還是使用藍(lán)膜。
粉末涂料之前在環(huán)保領(lǐng)域的高性能材料，在電芯的絕緣保護(hù)開(kāi)始是從歐洲導(dǎo)入的。這種材料的主要特點(diǎn)，主要是想從制造層面可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化（施工簡(jiǎn)單），一次噴涂成型便于安裝和運(yùn)輸。相對(duì)于藍(lán)膜，它的好處在于不會(huì)產(chǎn)生空氣間隙、附著力好、不容易破損，在CTP時(shí)代對(duì)于電芯和Pack之間的結(jié)構(gòu)連接也簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)難度。而且粉末涂料具有優(yōu)異的絕緣性能，在抗腐蝕、耐濕熱穩(wěn)定性、高低溫沖擊后的性能參數(shù)也非常優(yōu)異。
絕緣粉末涂料能更廣泛的保護(hù)整個(gè)汽車(chē)的電氣生態(tài)系統(tǒng)，包括電池電芯、電池包內(nèi)結(jié)構(gòu)件、熱管理系統(tǒng)、電池殼體、發(fā)卡電機(jī)、及銅巴、鋁巴等連接件,充電設(shè)施及儲(chǔ)能設(shè)施。其中許多組件都有長(zhǎng)期耐熱性的要求。相關(guān)部件免受這種極端溫度的損害，則將有助于延長(zhǎng)汽車(chē)的使用壽命。
絕緣粉末涂層能幫助電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)更高效運(yùn)作，避免因?yàn)殡姙E用導(dǎo)致的熱失控產(chǎn)生。在電池系統(tǒng)里面應(yīng)用粉末涂料的價(jià)值，總結(jié)來(lái)說(shuō)有以下的幾點(diǎn)：
● 有助于防止現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)的熱失控和電池故障風(fēng)險(xiǎn)
● 可創(chuàng)建更可持續(xù)的制造過(guò)程：這個(gè)比較容易做到高可靠性的自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程
● 滿(mǎn)足嚴(yán)格的國(guó)際環(huán)境法規(guī)和指令（不含揮發(fā)性有機(jī)化合物 VOC)、不產(chǎn)生危險(xiǎn)廢物并使過(guò)度噴涂的粉末能夠回收和再利用的產(chǎn)品的環(huán)境效益。
未來(lái)展望
電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展至今，安全、性能與成本的平衡仍然是諸多廠(chǎng)商的難題。在這一細(xì)分領(lǐng)域，如粉末涂料的應(yīng)用無(wú)疑能為廠(chǎng)商解決難題——粉末涂料固化后的涂層具有優(yōu)異的電絕緣性能，且耐磨擦性能良好、耐酸堿腐蝕性好、粘接性能優(yōu)異。粉末涂料這一已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用成熟的工藝，必將在電動(dòng)汽車(chē)中取得大量應(yīng)用。
文章來(lái)源：汽車(chē)電子設(shè)計(jì)朱玉龍
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