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筑牢新能源汽車安全基石--- 銅材料的作用(下)

來(lái)源:中國(guó)新能源車網(wǎng) 刷新日期:2025-07-10 18:56:19 查看次數(shù):8
筑牢新能源汽車安全基石--- 銅材料的作用(下)

GB38031-2025的實(shí)施,正在深刻重塑動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈,迫使企業(yè)將材料的基礎(chǔ)性能置于前所未有的高度。銅材在安全與可靠性上的不可替代優(yōu)勢(shì),正驅(qū)動(dòng)其在關(guān)鍵核心部位的應(yīng)用深化與創(chuàng)新:

高壓連接系統(tǒng): 800V高壓平臺(tái)的加速普及對(duì)連接系統(tǒng)提出了更高要求。銅材因其頂級(jí)的導(dǎo)電性和低接觸電阻,成為高壓母線(Busbar)、高壓連接器核心導(dǎo)電部件的首選。其高熔點(diǎn)(1083°C)也為潛在的電弧故障提供了更高的安全冗余度。多款新能源汽車車型的800V架構(gòu)中,核心高壓回路采用了高純度銅排。

安全防護(hù)結(jié)構(gòu): 銅材在電池包防爆閥、定向泄壓通道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益增多。利用其良好的塑性和可加工性,可設(shè)計(jì)出在特定壓力下精準(zhǔn)開(kāi)啟的泄壓結(jié)構(gòu),及時(shí)釋放熱失控產(chǎn)生的氣體和壓力,引導(dǎo)火焰和高溫物質(zhì)遠(yuǎn)離乘員艙,是熱蔓延防護(hù)的重要一環(huán)。某國(guó)產(chǎn)新型電池包中特殊的銅合金泄壓閥設(shè)計(jì)是其安全性的關(guān)鍵要素之一。

精密傳感與監(jiān)控: 高純度銅是制造高精度電流傳感器(如分流器)的基礎(chǔ)材料,其穩(wěn)定性和線性度對(duì)于電池管理系統(tǒng)(BMS)精準(zhǔn)監(jiān)控電池狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)早期熱失控預(yù)警至關(guān)重要。這一功能直接關(guān)聯(lián)新規(guī)對(duì)早期預(yù)警的要求。


理性看待成本,全面認(rèn)識(shí)材料的全生命周期價(jià)值


誠(chéng)然,銅材的初始采購(gòu)成本高于鋁材。然而,在新能源汽車動(dòng)力電池這一對(duì)安全與可靠性要求極高的領(lǐng)域,必須從全生命周期成本(LCC)和系統(tǒng)價(jià)值角度進(jìn)行綜合評(píng)估:

降低能量損耗: 銅的低電阻特性意味著在相同的電流傳輸條件下,其焦耳熱損耗顯著低于

鋁。在電池系統(tǒng)全生命周期內(nèi),這部分節(jié)省的電能累積可觀。研究表明,在大型電動(dòng)巴士的電池系統(tǒng)中,采用銅質(zhì)高壓連接系統(tǒng)相比鋁系統(tǒng),每年可減少約1-2%的額外電量損耗。

減少熱管理負(fù)擔(dān)與能耗: 銅的高效導(dǎo)熱能力使得熱管理系統(tǒng)能以更低的能耗(如冷卻泵功率、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速)維持電池在最佳溫度窗口運(yùn)行,提升了系統(tǒng)能效。

降低故障率與維護(hù)成本: 銅材卓越的機(jī)械強(qiáng)度、耐疲勞性和耐腐蝕性,大幅降低了連接松動(dòng)、接觸電阻增大、結(jié)構(gòu)件失效等故障風(fēng)險(xiǎn),提高了系統(tǒng)的免維護(hù)性,減少了售后維修和更換成本。

延長(zhǎng)使用壽命: 可靠的結(jié)構(gòu)與電氣連接是保障電池系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)壽命(如8年或80萬(wàn)公里)的基礎(chǔ)。銅材的穩(wěn)定性為長(zhǎng)壽命電池包提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)保障。

規(guī)避重大安全風(fēng)險(xiǎn): 這是銅材價(jià)值最核心的體現(xiàn)。提升安全性能,避免因熱失控等嚴(yán)重事故導(dǎo)致的車輛損毀、人員傷亡以及隨之而來(lái)的巨額賠償、品牌聲譽(yù)損失和法律風(fēng)險(xiǎn),其潛在的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值無(wú)法估量。

支撐高端品牌安全形象: 對(duì)于追求高端定位的汽車品牌,采用銅材作為關(guān)鍵安全部件,本身就是對(duì)產(chǎn)品安全承諾的有力背書,是塑造品牌安全形象的重要支撐。


技術(shù)創(chuàng)新正在不斷優(yōu)化銅材應(yīng)用的成本結(jié)構(gòu):


銅鋁復(fù)合材料: 在匯流排等既要求高導(dǎo)電又需輕量化的部件中,銅鋁復(fù)合材料(如銅包鋁、鋁銅復(fù)合排)實(shí)現(xiàn)了性能與成本的平衡,已在行業(yè)廣泛應(yīng)用。

薄壁化與輕量化設(shè)計(jì): 通過(guò)CAE仿真優(yōu)化和高精度制造工藝(如沖壓、蝕刻),在保證性能前提下減少銅材用量。

先進(jìn)連接工藝: 激光焊接、超聲波焊接、摩擦焊等先進(jìn)工藝的應(yīng)用,提高了銅材連接的效率和可靠性,降低了制造成本。國(guó)內(nèi)主流電池制造企業(yè)已經(jīng)在最新產(chǎn)品中采用超薄銅箔激光焊接技術(shù),大幅降低了連接電阻和材料用量。


在安全至上、可靠為本的新能源時(shí)代,銅材料正在持續(xù)助力推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)之路。



《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》GB38031-2025的出臺(tái),對(duì)中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)而言,是嚴(yán)峻挑戰(zhàn),更是推動(dòng)技術(shù)升級(jí)、邁向高質(zhì)量發(fā)展的重大機(jī)遇。銅材料,這種蘊(yùn)藏于地球億萬(wàn)年的古老金屬,以其與生俱來(lái)的卓越物理與化學(xué)特性,正在新能源時(shí)代的核心安全領(lǐng)域煥發(fā)新生。

理性認(rèn)識(shí)并充分發(fā)揮銅在導(dǎo)電、導(dǎo)熱、機(jī)械強(qiáng)度及耐腐蝕性上的核心優(yōu)勢(shì),是產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新的關(guān)鍵命題。從材料供應(yīng)商的高純度銅箔、高性能銅合金研發(fā),到電池企業(yè)的銅質(zhì)熱管理集成方案、結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì),再到整車廠對(duì)安全標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)苛把控和成本效益的全局考量,唯有深度協(xié)作,才能將銅材料的“安全基因”充分融入電池系統(tǒng)的血脈之中。

隨著固態(tài)電池、更高能量密度體系的發(fā)展,對(duì)熱管理和安全防護(hù)的要求將只增不減。銅材料,這一構(gòu)筑安全基石的永恒金屬,必將在守護(hù)每一次綠色出行的征程中,持續(xù)閃耀其獨(dú)特而璀璨的光芒。


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