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从7千万到28亿,11年增长40倍,电池、光伏辅材市场广阔!-记赛伍技术电池防火方案
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有这样一家企业,2008年才成立,开始从事以粘合剂为核心的薄膜形态功能性高分子材料的研发、生产和销售,到2010年工厂量产,销售额为7000万,随后在光伏背板领域快速崛起。


自2014年以来,其背板的全球市占率连续6年保持全球第一,POE胶膜也已成为市占率第二的主要供应商,随后全面进入半导体、电力交通、3C、新能源汽车电池领域开发相关配套胶膜材料,并成为新能源汽车电池企业头部级材料供应商。在2021年,其销售额达到28亿元人民币,11年间增长了40倍!




这家企业,就是苏州赛伍应用技术股份有限公司(简称:赛伍Cybrid®”)。

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当下,随着新能源汽发展,新能源汽车电池领域需要各种各样的防火、绝缘、粘接、保护类的膜或者胶带,带动了相关市场的快速发展。

截止2021年7月份,赛伍已完成的汽车及电池相关产品研发包括:


  • 电池PACK信号线绝缘封装胶膜

  • 电池PACK耐火抗冲击材料

  • 第三代电芯高强度蓝膜胶带

  • 电池PACK双组份结构胶


.......

从应用来看,赛伍在动力电池包的电芯、模组、PACK等部件上都提供有相应的绝缘、粘接、装配、保护、防火等各种解决方案。

动力电池包防火绝缘等解决方案




            

电芯(Cell)


1.方壳电芯防爆阀胶带

2.方壳电芯外绝缘胶带

3.软包电芯铝塑膜保护膜

......
       

电池模组(Module)


1. 电池模组电芯间粘接用双面胶带、泡棉胶带系列

2. 电池模组电芯间缓冲橡胶框、缓冲泡棉

3. 电池模组水冷板集成绝缘热压膜/高强度冷贴膜

......
              

电池包PACK


1.  电池包耐火抗冲击复合材料

2.  电池包低压信号采集耐温FFC绝缘胶膜

3.  电池包低压信号采集FPC 补强绝缘胶膜

......




电池包的防火隔热


   


我们知道,对于电动车来说,目前面临的最大安全风险便是其电池起火和爆炸。锂电池由于电芯品质不均一、过充,物理撞击穿刺等因素,会造成局部过热,进而引发火灾。


对于此问题,预防措施一般有两种:

一是通过热管理系统将电池运行过程中的热量及时传导出去,防止局部过热;

二是如果发生了局部起火,通过结构设计将火势控制在一定范围、一定时间以内。

2020年5月12日,国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会发布了三项有关电动汽车的强制性国家标准。即:

GB 18384-2020《电动汽车安全要求》

GB 38032-2020《电动客车安全要求》

GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》


三项强制性国家标准,由2021年1月1日起开始实施。

在新标准中对于动力电池的热扩散问题进行了明确的要求,要求电池单体发生热失控后5分钟内不起火不爆炸。2021年国家标准要求电动化乘用车逃生时间必须达到10分钟以上。
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我们知道,动力电池的一个重要开发方向就是,更高的能量密度以及更快的补能速度,那就需要有更活跃的化学性质,也意味着一旦出现事故,其热释放也更多。

许多车企采用了各种创新的架构,更新了电池能量的管理能力。对于动力电池材料的配比,也做了不少的革新。从结果来看,新一代动力电池在安全方面得到了很大提升,但还不足以打消用户的所有顾虑。

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      图源:赛伍技术

如何进一步提升电池安全性,特别是一旦内部着火,如何把火焰限制在内部,让火势难以得到扩展,为驾乘人员赢得逃生时间,也是重要一环。

物理阻隔防止火势蔓延


   


通过在电池包中实施火焰的物理阻隔便是一种方案,可以使用高性能的防火、隔热材料将电芯部分包裹起来,使其与外部隔开。

       图源:赛伍技术

这里有两个关键因素:

一是防火绝热材料的性能,能否承受更高温度、更长时间火焰的冲击,比如电芯失控温度达500℃高温,比如能抗住10分钟不烧穿;

二是这种材料是否能够实现柔性布局,满足电池形态和结构的需要,容易布置到电池包中。



赛伍的多层复合材料防火方案

目前实用和研究中的防火材料包括PU,mPPE,聚酰亚胺,气凝胶,硅胶等材料,可以通过发泡(硬泡或软泡)、多层复合等方式进行设计,各种方案各有优缺点。

赛伍技术Cybrid®推出的FRT防火材料,采用的是三层复合结构设计,将传统的硬质的绝缘材料,改成了柔性材料。
       图片图源:赛伍技术

其结构分为三层,分别是相变层、隔热层、增强层,其中玻纤布主要用于维持材质的整体强度,基体树脂硅橡胶复合无机填料可以在高温下形成陶瓷化层,具有较强的隔热效果。

这里的技术难点便在于可陶瓷化聚合物复合材料的性能,需要考虑多重因素。
               图片图源:南京工业大学

从数据上来看,FRT防火材料的隔热能力相当出众,它可以满足1300℃火焰冲击30min实验。将FRT防火材料采用1300℃持续火烧,它还会整体陶瓷化,平均温度在470℃-499℃之间而且整个燃烧过程无烟雾、无气味产生。
       图片图源:赛伍技术

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优异的绝缘性能和加工性能

除此之外,FRT防火材料还能很好的满足绝缘、耐压级长期可靠性测试性能。其柔性的特征,长期挤压并不会出现磨损,而且能长效维持高绝缘性。

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电气性能测试 数据来源:赛伍技术




克服硬质防火材料的局限,生产更简易

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硬质材料往往密度大、材料硬、固定麻烦,这便导致了它匹配能力较弱。除此之外,硬质材料还更容易掉粉掉渣,也很容易造成周边CCS的磨损,这也导致它们本身的隔热能力会随着时间推移而逐步弱化。
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硬质材料的溃缩吸能能力也是比较弱的,如果动力电池的安装不够完美,它会在之后的相对运动中不停发生“硬”摩擦,从而隔热能力降低,起火的概率增加。

而软质的FRT材料则不存在上述问题,防火性能更持久,裁剪和装配也更容易。   

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FRT三层复合防火材料
图源:赛伍技术    

除此之外,FRT防火材料还拥有布置简单、生产容易、成本低的优势,这意味着它会有超强的可实现性。
                
赛伍技术Cybrid®还专门为FRT防火材料设计了可靠的热失控模型,搭建可靠的测试平台,所有测试标准远远高于国标。

和已有防火材料相比,FRT防火材料可以耐得住高强度火焰冲击,具有更优的隔热效果;和硬质材料相比,FRT防火材料的体积、密度更小,抗冲击性能更强,而且能有效减少磨损和掉渣。

如果对隔热材料的抗冲击性有更高要求,FRT防火材料也可以与云母板配合使用。这样既能保证隔热材料的抗冲击性,又可以满足隔热要求,可以从根本上解决动力电池热失控的问题。

活动推荐:
除了防火材料,赛伍在动力电池领域还有其他解决方案!2022年6月7日19:00-20:00,来自赛伍技术电力及交通事业部的副总经理吴俊彦将做客艾邦直播微课堂,带来“动力电池结构粘结的设计和应用”的报告。转发下列海报到朋友圈,扫描二维码添加好友,回复“动力电池”,即可入群听课。


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资料来源:赛伍,互联网资料



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