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我国新能源汽车动力电池热失控防护需求强化 云母材料为当前核心优选

一、新能源汽车产业快速发展叠加动力电池能量密度持续提升,推动新能源汽车动力电池热失控防护需求显著强化

根据观研报告网发布的《中国新能源汽车动力电池热失控行业发展现状分析与投资前景预测报告(2026-2033年)》显示,动力电池热失控是指电池组内某一单体发生局部剧烈升温,诱发连锁反应导致电池温度不可控上升的现象。而新能源汽车动力电池热失控防护,则是通过材料创新、系统设计及智能管理等多维技术手段,阻断该连锁放热反应,防止温度骤升引发燃烧、爆炸等不可控安全事故的综合安全体系。二者共同构成新能源汽车安全领域的核心议题。

动力电池热失控是指电池组内某一单体发生局部剧烈升温,诱发连锁反应导致电池温度不可控上升的现象。而新能源汽车动力电池热失控防护,则是通过材料创新、系统设计及智能管理等多维技术手段,阻断该连锁放热反应,防止温度骤升引发燃烧、爆炸等不可控安全事故的综合安全体系。二者共同构成新能源汽车安全领域的核心议题。

资料来源:固德电材系统(苏州)股份有限公司招股说明书

近年来,我国新能源汽车产业驶入发展“快车道”,产销量大幅攀升。数据显示,2024年,我国新能源汽车年度产量首次突破1000万辆,新车渗透率达48%。进入2025年,这一增长势头持续强劲:1-9月新能源汽车产销量均超1100万辆,同比增幅超30%。新能源汽车产业规模的快速扩张对动力电池的安全性能提出了更高要求,进而推动了新能源汽车动力电池热失控防护的需求。

近年来,我国新能源汽车产业驶入发展“快车道”,产销量大幅攀升。数据显示,2024年,我国新能源汽车年度产量首次突破1000万辆,新车渗透率达48%。进入2025年,这一增长势头持续强劲:1-9月新能源汽车产销量均超1100万辆,同比增幅超30%。新能源汽车产业规模的快速扩张对动力电池的安全性能提出了更高要求,进而推动了新能源汽车动力电池热失控防护的需求。

数据来源:中国汽车工业协会,观研天下整理

与此同时,动力电池能量密度的不断提升成为动力电池行业发展的重要趋势。根据中国汽车工程学会于2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,新能源汽车动力电池的能量密度要逐步提升:到 2025 年,我国普及、商用、高端能量型动力电池能量密度分别要达到 200Wh/kg、200Wh/kg 和 350Wh/kg;到2035 年,这三项指标将进一步提升至300Wh/kg、250Wh/kg 和 500Wh/kg。此外,近年来的新能源汽车补贴政策也对高能量密度动力电池给予倾斜,多重因素推动下,电池能量密度优化步伐持续加快。

与此同时,动力电池能量密度的不断提升成为动力电池行业发展的重要趋势。根据中国汽车工程学会于2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,新能源汽车动力电池的能量密度要逐步提升:到 2025 年,我国普及、商用、高端能量型动力电池能量密度分别要达到 200Wh/kg、200Wh/kg 和 350Wh/kg;到2035 年,这三项指标将进一步提升至300Wh/kg、250Wh/kg 和 500Wh/kg。此外,近年来的新能源汽车补贴政策也对高能量密度动力电池给予倾斜,多重因素推动下,电池能量密度优化步伐持续加快。

数据来源:中国汽车工程学会,观研天下整理

然而,能量密度的提升与电池热安全性之间存在显著的技术矛盾。相关研究表明,具有较高能量密度的电池材料往往热稳定性较低,导致热失控触发温度下降。例如,磷酸铁锂电池一般在400℃以上出现放热峰,而能量密度更高的三元锂电池放热峰温度仅为200℃至300℃,不仅热失控门槛更低,释放的能量也更大。

综上,随着消费者对电动汽车续航里程要求的不断提高,锂离子电池能量密度持续攀升,但由此引发的热失控风险显著加剧,新能源汽车自燃事故频发,不仅给消费者生命财产造成直接威胁,更对车企品牌声誉形成长期冲击。目前,动力电池热失控已成为制约新能源汽车产业从“规模扩张”向“高质量发展”转型的关键技术瓶颈。

在此背景下,新能源汽车动力电池热失控防护需求得到显著强化,市场亟需通过材料创新、系统设计优化及智能管理升级,构建多层级、实时响应的安全防护体系,以应对高能量密度电池带来的动态风险,实现续航提升与安全性能的协同发展。

二、动力电池安全的监管标准持续升级,为新能源汽车动力电池热失控防护技术发展划定明确方向

动力电池作为新能源汽车的核心动力源,其安全性能直接关系到车辆行驶安全与消费者权益,而监管标准的演进则始终是推动行业安全技术迭代的关键引擎。近年来,随着新能源汽车保有量的快速增长以及各类复杂使用场景的涌现,动力电池安全的监管标准持续升级,从电芯层面的热稳定性要求到电池包的防护结构设计,再到系统级的预警与应急处置机制,标准体系不断细化、严苛,为新能源汽车动力电池热失控防护技术发展划定明确方向。

如2020年5月,我国监管层发布电动汽车领域首批强制性国家标准,包括GB 18384-2020《电动汽车安全要求》、GB 38032-2020《电动客车安全要求》和GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》,其中《电动汽车用动力蓄电池安全要求》新增电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。

随后2025年3月,《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(GB 38031-2025)正式发布,拟于2026年7月1日起实施。新标准在原有基础上进一步强化安全要求:新标准新增底部撞击测试,考查电池底部受到撞击后的防护能力;新增快充循环后安全测试,300 次快充循环后进行外部短路测试,要求不起火、不爆炸。

随后2025年3月,《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(GB 38031-2025)正式发布,拟于2026年7月1日起实施。新标准在原有基础上进一步强化安全要求:新标准新增底部撞击测试,考查电池底部受到撞击后的防护能力;新增快充循环后安全测试,300 次快充循环后进行外部短路测试,要求不起火、不爆炸。

资料来源:公开资料,观研天下整理

分析认为,这种升级并非简单的指标加码,而是基于实际应用中安全痛点的精准回应——例如针对低温环境下电池性能波动、快充场景下的热积累等问题,新的监管要求倒逼企业必须在热失控防护技术上实现突破。一方面,企业需要加快新型阻燃材料的研发与应用,从源头降低电池热失控的风险;另一方面,要优化电池管理系统(BMS)的算法逻辑,提升对热失控早期信号的识别精度与响应速度,同时完善电池包的热隔离与泄压结构设计,构建“预防-预警-处置”的全链条防护体系。

三、新能源汽车动力电池热失控防护主要分为本征防护、主动防护和被动防护,三者形成全生命周期防护闭环

锂离子电池在不同触发条件下会表现出差异化的热失控行为,因此热失控防护需围绕多维度要点展开,主要涵盖高温、冲击、电压异常、气体泄漏、液体渗漏及固体异物侵入等关键风险因素。

新能源汽车动力电池热失控防护主要要点

防护要点 说明
高温 主要是电芯间的热量阻隔,及电芯开阀后对其他零部件的高温炙烤。
冲击 电芯开阀后火焰、气、液、固混合物的高速冲击。
电压 电池包内部零件在高温及腐蚀环境下需保持良好绝缘性,避免电压异常引发短路。
气体 电池包内部形成高压,应考虑泄压,否则内部压力过大会造成结构件撕裂。
液体和固体 主要是避免短路风险以及堵塞泄压阀的风险。

资料来源:固德电材系统(苏州)股份有限公司招股说明书,观研天下整理

针对上述热失控触发因素,新能源汽车动力电池热失控防护体系可划分为本征防护、主动防护和被动防护三大类别,三者形成“事前预防-事中控制-事后处置”的全生命周期防护闭环。

新能源汽车动力电池热失控防护主要分为本征防护、主动防护和被动防护

分类

典型防护方法

具体防护措施

本征防护

提升电芯内材料热稳定性

使用抗冲击性和稳定性高的多层隔膜,对正负极材料进行包覆,在电解液中添加不同材料的阻燃剂,采用固态聚合类物质等

优化电芯及电池包结构和设计

优化电池包结构设计、电池包在整车的安装、电池单体的排布、整车结构强化以及隔振等

主动防护

BMS 电池监测和预警

实时监测电池温度、电流、电压等情况,超出设定的安全范围时,系统会立即采取相应措施,如降低充放电速率、切断电池与车辆的连接、启动冷却系统,对驾乘人员进行预警

热管理系统设计

常见的冷却方法有风冷和液冷,将电池模块内的热量转移到周围环境中,以此来控制电池温度,并显著降低电池模块间的温差

被动防护

增加阻燃和隔热材料

通过在电芯间、模组间排布特殊隔热材料,使得单个电芯热失控后,热量不会立即传导至其他电芯和模组,避免热扩散

增加绝缘材料

在电池包内排布特殊材料,在高温下具有良好的绝缘特性,防止短路、拉弧

采用降温灭火介质

通过往电池包内加注液体等方式进行主动降温、灭火

合理引导火焰和危险气体排出

在挡火材料中设置特殊点位,使电芯热失控后,火焰向特定点位喷射,在电池包内设置导流通道,将火焰、热量、喷射物排出,不危及乘员舱

资料来源:固德电材系统(苏州)股份有限公司招股说明书,观研天下整理

四、新能源汽车动力电池热失控防护材料多样,云母材料为当前核心优选

当前,热失控防护材料已广泛应用于新能源汽车动力电池的全层级防护体系,涵盖电芯级、模组级及电池包级三大核心应用场景。其材料体系呈现多元化特征,主要包括云母制品、陶瓷硅橡胶、气凝胶毡、超级棉、阻燃泡棉等。这类材料普遍具备耐温隔热、喷射物阻隔及高温绝缘等关键防护性能,可针对性解决动力电池热失控过程中的核心隐患。其中,云母制品凭借耐温性佳、机械强度高、高温绝缘性能优异及成本可控等综合优势,展现出突出的性能竞争力,成为当前应用中的优选材料之一。

目前主要新能源汽车动力电池热失控防护材料性能比较

材料种类

简介

隔热效果

抗冲击性

耐高温

绝缘性

价格

阻燃泡棉

阻燃泡棉价格低廉,具有低硬度高回弹特性,尺寸设计对于电池包级别灵活性高。但是存在耐高温性低的问题,高温下容易发生形变。

较高

云母材料

云母材料通过上胶、加温、压制而成云母板,具有优异的耐高温性、绝缘性和耐冲击性,可加工为各类形状,在动力电池热失控防护领域的应用已非常成熟。

气凝胶毡

气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构、并在孔隙中充满气态分散介质的固体材料,具有优异的隔热性能,材料价格相对较高,且耐冲击性较差。

其他材料

其他材料种类包括陶瓷化硅橡胶、灌封胶等。陶瓷化硅橡胶具有优异的耐热性,且在高温下保持结构完整性,但材料价格较高,需要和其它补强材料复合后使用,主要在电芯之间和模组之间有小范围应用;灌封胶主要应用在磷酸铁锂电池的电芯之间。

资料来源:固德电材系统(苏州)股份有限公司招股说明书,弗若斯特沙利文《全球及中国电池系统安全防护市场独立行业研究》,观研天下整理(WW)

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