人們對電動汽車（EV）的興趣與日俱增。各國政府正在強(qiáng)制要求減少化石燃料的使用，而一些駕駛者則將電動汽車視為降低燃料成本的一種方式。著眼于這個不斷增長的市場，幾乎所有的汽車制造商都在尋求推出新型電動汽車。

這一細(xì)分市場的增長引起了涂料制造商的關(guān)注。根據(jù)Data Bridge Market Research的數(shù)據(jù)，全球電動車粉末涂料市場在2023年為5.716億美元，預(yù)計到2031年將達(dá)到10.8975億美元，預(yù)計在2024年至2031年期間的復(fù)合年增長率為 8.4%。

PPG 參加北美電池展，展示了其專為應(yīng)對電動汽車市場挑戰(zhàn)而設(shè)計的功能性涂料、粘合劑和密封劑產(chǎn)品組合。阿克蘇諾貝爾今年新增了用于電動汽車電池的粉末涂料技術(shù)。

電動汽車涉及大量技術(shù)，首先是為汽車提供動力的電池。能盡快為電池充電和電池的長距離行駛同樣都是很重要的因素。
電動汽車電池鮮為人知的技術(shù)之一是這些電池使用的涂層。這些涂層有助于對電池進(jìn)行物理保護(hù)并管理電池的溫度。在大多數(shù)情況下，粉末涂料是首選涂料。

 

什么是電氣制造涂料？

那么，電動汽車電池使用什么類型的涂料呢？阿克蘇諾貝爾粉末涂料業(yè)務(wù)北歐商務(wù)總監(jiān)兼全球電動汽車商務(wù)協(xié)調(diào)員Tomasz Kluczewski指出，粉末涂料是電動汽車的終極解決方案，可提供全面保護(hù)和可持續(xù)性；防腐蝕涂層可防止金屬生銹和降解；熱界面材料可控制組件之間的熱傳遞；膨脹涂層可在熱失控事件中提高安全性；電鍍涂層可提供均勻的覆蓋面并提高附著力；粘合劑可牢固粘合部件，同時提供絕緣性能。

他補(bǔ)充說，這些涂料，尤其是粉末涂料，對于保護(hù)電動汽車電池及其部件至關(guān)重要。

“它們能均勻、有效地隔絕電能和熱能，從而確保電池的最佳性能和使用壽命，同時也是一種環(huán)保選擇，不含揮發(fā)性有機(jī)化合物，廢物極少，而且經(jīng)久耐用。”Kluczewski指出，“這些涂層有助于保護(hù)電池外殼、側(cè)板和冷卻系統(tǒng)附近的模塊，防止過熱以及可能影響性能和安全的其他風(fēng)險。”

Kluczewski認(rèn)為，溫度控制對電池性能至關(guān)重要。“如果電池溫度過低，其輸出功率就會下降，從而減少車輛的續(xù)航里程。”Kluczewski說。“相反，過熱會加速電池降解。粉末涂料通過隔熱和保護(hù)部件來幫助控制這些極端情況，確保電池保持在最佳溫度范圍內(nèi)。”

“此外，粉末涂料還具有耐腐蝕性，可抵御其他潛在威脅，從而提高電動汽車電池的長期耐用性。”Kluczewski補(bǔ)充道，“除了電池本身，這些涂層還能保護(hù)車內(nèi)更廣泛的電氣系統(tǒng)，例如發(fā)夾式定子、母線和其他必須承受高溫的部件。這種保護(hù)對于快速充電器尤為重要，因?yàn)榭焖俪潆娖骺稍诙潭處追昼妰?nèi)產(chǎn)生大量熱量。粉末涂料通過緩解這些極端熱量，有助于延長車輛的使用壽命和操作安全性。”

PPG公司粘合劑、密封劑和電氣化部門全球汽車涂料市場總監(jiān)David Fetterman指出，涂料系統(tǒng)拓寬了電動汽車電池的工程設(shè)計空間，有助于緩解快速發(fā)展的行業(yè)所面臨的諸多挑戰(zhàn)。

“依賴于汽車行業(yè)所熟知的應(yīng)用方法和化學(xué)成分，涂料可為特定環(huán)境提供所需的功能或多功能性。”Fetterman指出，“PPG對電動汽車開發(fā)的貢獻(xiàn)包括先進(jìn)的電池防火、熱管理、介質(zhì)隔離和屏蔽涂層解決方案。”

“PPG還為車輛腐蝕和撞擊防護(hù)提供了一整套經(jīng)過市場驗(yàn)證的解決方案。”Fetterman補(bǔ)充說，“電泳涂料、粉末涂料和聚脲都可以根據(jù)具體的性能要求來使用，而且都支持大批量自動化應(yīng)用。”

Fetterman指出，鋰離子電池芯和電池組也可以使用功能性涂層。“在電池內(nèi)部，電極使用了專門的功能涂層，‘顏料’中含有電池活性材料，并通過涂層工藝涂在鋁箔和銅箔上。”Fetterman，“絕緣涂層有助于確保高壓電池組安全運(yùn)行，避免發(fā)生短路，而熱涂層則有助于確保電池保持在最佳和安全的工作溫度范圍內(nèi)。”

“在發(fā)生熱失控事件時，防火涂料可以最大限度地減少和控制火勢，使車內(nèi)人員有時間安全逃生。”Fetterman補(bǔ)充說，“越來越多的多功能涂料被指定用于提供腐蝕保護(hù)、附著力、電介質(zhì)隔離、熱管理、阻燃和防火等功能。”

電動車涂料的歷史

涂料生產(chǎn)商自該技術(shù)問世以來一直致力于電氣制造涂料的研究，但該技術(shù)的基本原理可以追溯到更早的時候，例如用于防火的膨脹涂料。

Kluczewski指出，基于其Resicoat粉末涂料在電氣絕緣領(lǐng)域60多年的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，阿克蘇諾貝爾在電動汽車電池涂料領(lǐng)域的不斷發(fā)展。“我們可靠的、經(jīng)過測試的電氣絕緣方面的廣泛背景為開發(fā)世界一流的電動汽車產(chǎn)品奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。”Kluczewski補(bǔ)充道，“我們并不是從零開始，而是將數(shù)十年的知識應(yīng)用于這一不斷發(fā)展的領(lǐng)域。”

“利用過去的經(jīng)驗(yàn)、UL認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)前的技術(shù)專長，我們已經(jīng)大大擴(kuò)展了涂料的應(yīng)用范圍。”他繼續(xù)說道，“如今，阿克蘇諾貝爾的產(chǎn)品不僅能保護(hù)車輛的外觀，還能保護(hù)其內(nèi)部組件。我們提供的解決方案旨在保護(hù)和增強(qiáng)電動汽車的每個部件，從電池外殼、側(cè)板到冷卻系統(tǒng)，都具有優(yōu)異的抗熱震性、強(qiáng)附著力和高介電強(qiáng)度。”

Kluczewski指出，阿克蘇諾貝爾的產(chǎn)品系列包括用于冷卻管和冷卻板的專用涂料，可提高車輛安全性和電池性能。

 

電動汽車電池涂料（阿克蘇諾貝爾提供）

“我們還提供散熱性能更好、熱沖擊下使用壽命更長的母線涂層，以及專門為焊接發(fā)夾式定子的電氣絕緣而設(shè)計的粉末。”Kluczewski 補(bǔ)充道，“這些產(chǎn)品可確保關(guān)鍵部件在整個使用壽命期間始終保持電氣絕緣，為電動汽車和混合動力汽車的最佳性能提供支持，并具有卓越的導(dǎo)熱性、邊緣覆蓋性和連續(xù)無空隙的薄膜覆蓋性。”

“在過去的十年中，PPG一直在加強(qiáng)我們在電池應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)和解決方案。在此期間，我們的業(yè)務(wù)范圍已從傳統(tǒng)的解決方案（如電泳漆）擴(kuò)展到開發(fā)熱界面材料、防火和絕緣解決方案。”Fetterman說。

 

PPG電動車電池防火涂料系統(tǒng)

“如今，PPG 已成為電池系統(tǒng)的全套系統(tǒng)供應(yīng)商。”他補(bǔ)充道，“目前，原始設(shè)備制造商必須與多家涂料供應(yīng)商合作，共同驗(yàn)證各種組合，而PPG則提供整個平臺。例如，我們將粉末涂料和電泳漆等解決方案分層，為客戶提供額外的優(yōu)勢。分層可以滿足許多組件、設(shè)計和供應(yīng)的特定需求，包括動態(tài)介質(zhì)隔離規(guī)格、厚度限制、熱阻抗要求以及原始設(shè)備制造商和一級供應(yīng)商的自動化批量生產(chǎn)能力和資本資產(chǎn)。”

 

電動汽車電池涂層的主要特點(diǎn)

電動汽車電池涂層有一些重要特性。Fetterman 指出，控制通量和電壓是一個例子，防火是另一個例子。他認(rèn)為，在電池組件上涂覆涂料具有固有的保形性、自動化和可持續(xù)性，從而在商業(yè)上解決了行業(yè)難題。

高通量、電壓隔離和熱管理

“例如，我們的介質(zhì)隔離粉末涂料解決方案具有高通量和電壓隔離性能，同時使用可回收材料生產(chǎn)。”Fetterman說，“涂料在滿足快速充電等消費(fèi)者需求方面也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。”

“熱界面材料有助于熱量的傳遞，確保電池在理想的溫度范圍內(nèi)工作。”Fetterman補(bǔ)充道，“如果電池組具有適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)隔離和充分的熱管理，那么起火或熱失控的風(fēng)險就會大大降低。作為最后一道防線，防火涂料可以在車輛發(fā)生碰撞或意外事件時，對車內(nèi)人員和急救人員的安全起到至關(guān)重要的作用。”

電氣絕緣和熱阻

Kluczewski觀察到，這些涂料設(shè)計目的是為電動汽車提供關(guān)鍵的性能屬性。

“汽車電氣涂料具有出色的電氣絕緣性、高介電強(qiáng)度和強(qiáng)大的耐腐蝕性和耐化學(xué)性。”Kluczewski說，“此外，它們還具有出色的附著力、優(yōu)異的抗熱震性和卓越的導(dǎo)熱性。穩(wěn)定的成膜性和邊緣覆蓋性進(jìn)一步增強(qiáng)了它們的保護(hù)性能。”

Resicoat 電動汽車系列安全標(biāo)準(zhǔn)

“例如，我們專為電動汽車市場設(shè)計的Resicoat EV系列關(guān)鍵產(chǎn)品符合嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。”Kluczewski說，“它們通過了UL94 V-0認(rèn)證，這意味著它們可以承受一定程度的火焰暴露而不起火。它們還通過了UL746B和UL1446認(rèn)證，確保在高溫條件下能夠抵抗熱降解和損壞，從而使它們能夠可靠地應(yīng)對電動汽車系統(tǒng)內(nèi)的苛刻條件。”

作者：David Savastano
     Coatings World雜志

 

來源：榮格-《涂料與油墨—中國版》

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