電池安全成為新能源車最大的關注點之一
新能源汽車主要包括四大類型:混合動力電動汽車(HEV)、純電動汽車(BEV,包括太陽能汽車)、燃料電池電動汽車(FCEV)和其他新能源(如超級電容器、飛輪等高效儲能器)汽車等。2021年,我國新能源汽車累計銷售352.1萬輛,同比增長1.6倍,連續7年位居全球第一。新能源汽車數量增長的同時,其相應的新的安全問題也日漸突出涂料在線coatingol.com。
據統計,去年全國新能源汽車火災共發生約3千余起,其中絕大部分事故是由動力電池故障引發。新能源汽車電池包,通常由多個單體電池模塊組合而成,機械損傷、熱沖擊、內短路、在高溫環境下長期連續頻繁快充等情況,可能導致個別單體電池“熱失控”,然后傳導蔓延,導致周圍單體電池溫度迅速升高達500至1000 °C,最終引發電池包整體燃燒、爆炸的災難性后果,帶來巨大的安全隱患。
目前各新能源汽車電池包的防火材料以鋪設防火氈材料為主,如隔熱毯,云母板、超細玻璃棉、高硅氧棉氈等。雖然防火氈可以有效隔絕熱量擴散和控制火勢走向、延緩電池熱擴散時間,但增加防火氈方案也存在質量增加不利于汽車輕量化發展要求、散熱性能差、設計施工過程中的局限性等問題,因此,根據動力電池包安全及輕量化的市場需求,具備優異阻燃性的輕薄型防火涂料將成為新能源汽車電池防護的首選材料。
新能源汽車電池防火隔熱涂料特性及產品介紹
當前,新能源汽車電池包防火涂料大部分為膨脹型耐火機理,無溶劑和水性占大多數,大部分需要加熱固化以保證其耐火性能,多為雙組分。其中膨脹型防火涂料主要包括成膜物質、碳源、酸源、發泡劑、填料等,其主要成膜物質為丙烯酸樹脂、環氧樹脂或氟聚合物等。
在加熱時涂層中熱能被轉化,防火涂層能迅速膨脹十幾倍至幾十倍并吸收周圍熱量,從而有效阻止高溫侵入其保護的基材,并以此達到防火目的。

受尺寸限制及空間要求,汽車電池包在車身上安裝后與車身貼合較為緊密、空間較小,且為了滿足小型化、輕量化的要求,其尺寸和電池盒模組及電路系統都非常緊湊,這導致電池包的防火涂層的膜厚為3~7 mm,為有限的電池包提供零部件裝配空間。
防火涂料施工工藝
汽車用防火涂料施工條件復雜,因為整車的流水線生產要求防火涂料能夠連續混合供料、施工;而防火涂料也會隨著整車行駛到任何環境中,因此對其性能要求也較高。熱固化防火涂料在施工時,施工的設備主要采用雙組分供料泵,可以通過控制面板控制供料比例、溫度等,如,固瑞克(GRACO)XM系列等,圖7、圖8為典型的防火涂料施工工藝和施工布局圖。

施工工藝

施工線布局
由于新能源汽車用防火涂料屬于新的需求,大部分供應商還沒有成熟的產品,立邦等公司創新打造出動力電池用防火隔熱涂料。

根據國家頒布的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》,到2025年,我國新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右,2035年純電動汽車成為新銷售車輛的主流。電動汽車目前發展較為迅猛,電池包是新能源汽車整車結構的核心部件,電池包的防火性能是電動汽車整車綜合安全性能的關鍵因素。傳統的電池防護材料難適應結構輕量化的需求將逐漸被淘汰,具備優異阻燃性的輕薄型防火涂料是新能源汽車電池防護的首選材料,市場前景廣闊,亟需相關行業努力投入研發。