砥柱中流---銅材料助力新能源汽車安全與可靠性技術(shù)進步

導(dǎo)讀：新能源汽車安全性的每一次提升，背后是法規(guī)、技術(shù)與材料的協(xié)同進步

隨著十四五期間中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，安全性已成為消費者購車的首要考量因素。在這五年中，通過法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善、技術(shù)創(chuàng)新的持續(xù)突破，以及企業(yè)安全意識的顯著提升，中國新能源汽車在電池、電機和線束三大核心系統(tǒng)的安全與可靠性方面取得了長足進步。

在這一進程中，銅材料憑借其優(yōu)異的導(dǎo)電性、散熱性、耐腐蝕性和良好的延展性與柔韌性，為降低熱失控、電弧、腐蝕和機械疲勞等風(fēng)險提供了材料層面的解決方案。

電池安全技術(shù)進步顯著

電池作為新能源汽車的核心部件，其安全技術(shù)在十四五期間取得了顯著突破。

中國車企在電池技術(shù)路線之爭中走出了“安全與成本平衡”的特色路徑。比亞迪2020年推出的刀片電池通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，將磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э馗怕式档?0%，2025年裝車率已超60%。

寧德時代的麒麟電池采用第三代CTP技術(shù)，以創(chuàng)新設(shè)計的水冷系統(tǒng)實現(xiàn)4C超充穩(wěn)定運行，15分鐘即可補充80%電量。

一汽研發(fā)總院發(fā)明了材料復(fù)配及界面重構(gòu)電芯本征安全技術(shù)和全維結(jié)構(gòu)防護與熱擴散抑制技術(shù)，實現(xiàn)動力電池全域安全跨尺度協(xié)同設(shè)計，行業(yè)內(nèi)首次完成水中-陸地雙托底試驗。

銅材料在提升電池安全性方面發(fā)揮了重要作用。在各類鋰離子電池中，銅箔作為負(fù)極集流體，起著收集和傳導(dǎo)電子的關(guān)鍵作用。研究表明，采用優(yōu)質(zhì)銅箔作為集流體的電池，其內(nèi)阻相比其他材料可降低約10%-15%，顯著減少了因電阻發(fā)熱導(dǎo)致的熱失控風(fēng)險。

電機電控系統(tǒng)可靠性提升

驅(qū)動電機作為電動汽車的核心動力部件，其可靠性直接關(guān)系到車輛的安全性能。

銅線是制造電機繞組的理想材料。驅(qū)動電機在運行過程中，繞組需要承載大電流，銅的高導(dǎo)電性確保了電流的高效傳輸，提高了電機的效率。同時，銅導(dǎo)線良好的導(dǎo)熱性有助于將電機運行過程中產(chǎn)生的熱量快速散發(fā)出去，避免電機過熱。

根據(jù)企業(yè)的實測數(shù)據(jù)，采用高純度的銅轉(zhuǎn)子電機，驅(qū)動電機的效率可以提高約8%；同時在連續(xù)高速行駛等極端工況下，電機溫度可降低近10℃。

電控系統(tǒng)如同電動汽車的“大腦”，負(fù)責(zé)控制和管理車輛的各種電氣設(shè)備。銅在電控系統(tǒng)中主要用于印刷電路板（PCB）的線路和連接部件。銅的高導(dǎo)電性使得信號傳輸更加快速和準(zhǔn)確，確保電控系統(tǒng)對車輛各部件的精確控制。

此外，銅的耐腐蝕性能保證了在復(fù)雜的電氣環(huán)境下，相關(guān)零部件的穩(wěn)定性和可靠性。

線束與充電系統(tǒng)安全性增強

電動汽車的線束和充電電纜負(fù)責(zé)整車的信號傳遞和電力傳輸，被稱為車輛的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。

銅的柔韌性使其易于加工成各種形狀和規(guī)格的導(dǎo)線，以滿足不同的布線需求。此外，銅的高導(dǎo)電性和良好的耐腐蝕性確保了電力在傳輸過程中的穩(wěn)定性和可靠性。

在充電過程中，快速充電對電纜的載流能力提出了更高要求。某品牌的直流快充電纜，采用了高純度的銅導(dǎo)體，能夠承受高達(dá)500A的電流，大大縮短了充電時間。由于銅的低電阻特性，減少了充電過程中的發(fā)熱現(xiàn)象，提高了充電安全性。

新興材料技術(shù)也在不斷提升銅的性能。例如通過將石墨烯與銅結(jié)合，形成具有金屬共價鍵的新材料。這種材料具備更低的電阻溫度系數(shù)，有助于提高車用驅(qū)動電機的性能、減少耗電、增加續(xù)航里程數(shù)。 還具有低漏電特性，可減少信號損失率、增加信號傳輸?shù)目煽慷龋m用于傳輸線、充-電槍與充電樁線。

技術(shù)進步與材料科學(xué)的共同演進仍在繼續(xù)。隨著全固態(tài)電池的中試量產(chǎn)、電池溯源體系的全國上線，以及銅材料在導(dǎo)電、散熱方面的持續(xù)創(chuàng)新，新能源汽車的安全與可靠性將邁上新的臺階。

未來，隨著全球化平臺與本土化場景的深度融合，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的安全進步經(jīng)驗，將為全球汽車產(chǎn)業(yè)的電動化轉(zhuǎn)型提供重要參考。