汽车工业中的电气制造涂料

人们对电动汽车（EV）的兴趣与日俱增。各国政府正在强制要求减少化石燃料的使用，而一些驾驶者则将电动汽车视为降低燃料成本的一种方式。着眼于这个不断增长的市场，几乎所有的汽车制造商都在寻求推出新型电动汽车。

这一细分市场的增长引起了涂料制造商的关注。根据Data Bridge Market Research的数据，全球电动车粉末涂料市场在2023年为5.716亿美元，预计到2031年将达到10.8975亿美元，预计在2024年至2031年期间的复合年增长率为 8.4%。

PPG 参加北美电池展，展示了其专为应对电动汽车市场挑战而设计的功能性涂料、粘合剂和密封剂产品组合。阿克苏诺贝尔今年新增了用于电动汽车电池的粉末涂料技术。

电动汽车涉及大量技术，首先是为汽车提供动力的电池。能尽快为电池充电和电池的长距离行驶同样都是很重要的因素。
电动汽车电池鲜为人知的技术之一是这些电池使用的涂层。这些涂层有助于对电池进行物理保护并管理电池的温度。在大多数情况下，粉末涂料是首选涂料。

 

什么是电气制造涂料？

那么，电动汽车电池使用什么类型的涂料呢？阿克苏诺贝尔粉末涂料业务北欧商务总监兼全球电动汽车商务协调员Tomasz Kluczewski指出，粉末涂料是电动汽车的终极解决方案，可提供全面保护和可持续性；防腐蚀涂层可防止金属生锈和降解；热界面材料可控制组件之间的热传递；膨胀涂层可在热失控事件中提高安全性；电镀涂层可提供均匀的覆盖面并提高附着力；粘合剂可牢固粘合部件，同时提供绝缘性能。

他补充说，这些涂料，尤其是粉末涂料，对于保护电动汽车电池及其部件至关重要。

“它们能均匀、有效地隔绝电能和热能，从而确保电池的最佳性能和使用寿命，同时也是一种环保选择，不含挥发性有机化合物，废物极少，而且经久耐用。”Kluczewski指出，“这些涂层有助于保护电池外壳、侧板和冷却系统附近的模块，防止过热以及可能影响性能和安全的其他风险。”

Kluczewski认为，温度控制对电池性能至关重要。“如果电池温度过低，其输出功率就会下降，从而减少车辆的续航里程。”Kluczewski说。“相反，过热会加速电池降解。粉末涂料通过隔热和保护部件来帮助控制这些极端情况，确保电池保持在最佳温度范围内。”

“此外，粉末涂料还具有耐腐蚀性，可抵御其他潜在威胁，从而提高电动汽车电池的长期耐用性。”Kluczewski补充道，“除了电池本身，这些涂层还能保护车内更广泛的电气系统，例如发夹式定子、母线和其他必须承受高温的部件。这种保护对于快速充电器尤为重要，因为快速充电器可在短短几分钟内产生大量热量。粉末涂料通过缓解这些极端热量，有助于延长车辆的使用寿命和操作安全性。”

PPG公司粘合剂、密封剂和电气化部门全球汽车涂料市场总监David Fetterman指出，涂料系统拓宽了电动汽车电池的工程设计空间，有助于缓解快速发展的行业所面临的诸多挑战。

“依赖于汽车行业所熟知的应用方法和化学成分，涂料可为特定环境提供所需的功能或多功能性。”Fetterman指出，“PPG对电动汽车开发的贡献包括先进的电池防火、热管理、介质隔离和屏蔽涂层解决方案。”

“PPG还为车辆腐蚀和撞击防护提供了一整套经过市场验证的解决方案。”Fetterman补充说，“电泳涂料、粉末涂料和聚脲都可以根据具体的性能要求来使用，而且都支持大批量自动化应用。”

Fetterman指出，锂离子电池芯和电池组也可以使用功能性涂层。“在电池内部，电极使用了专门的功能涂层，‘颜料’中含有电池活性材料，并通过涂层工艺涂在铝箔和铜箔上。”Fetterman，“绝缘涂层有助于确保高压电池组安全运行，避免发生短路，而热涂层则有助于确保电池保持在最佳和安全的工作温度范围内。”

“在发生热失控事件时，防火涂料可以最大限度地减少和控制火势，使车内人员有时间安全逃生。”Fetterman补充说，“越来越多的多功能涂料被指定用于提供腐蚀保护、附着力、电介质隔离、热管理、阻燃和防火等功能。”

电动车涂料的历史

涂料生产商自该技术问世以来一直致力于电气制造涂料的研究，但该技术的基本原理可以追溯到更早的时候，例如用于防火的膨胀涂料。

Kluczewski指出，基于其Resicoat粉末涂料在电气绝缘领域60多年的专业技术基础，阿克苏诺贝尔在电动汽车电池涂料领域的不断发展。“我们可靠的、经过测试的电气绝缘方面的广泛背景为开发世界一流的电动汽车产品奠定了坚实的基础。”Kluczewski补充道，“我们并不是从零开始，而是将数十年的知识应用于这一不断发展的领域。”

“利用过去的经验、UL认可的标准和当前的技术专长，我们已经大大扩展了涂料的应用范围。”他继续说道，“如今，阿克苏诺贝尔的产品不仅能保护车辆的外观，还能保护其内部组件。我们提供的解决方案旨在保护和增强电动汽车的每个部件，从电池外壳、侧板到冷却系统，都具有优异的抗热震性、强附着力和高介电强度。”

Kluczewski指出，阿克苏诺贝尔的产品系列包括用于冷却管和冷却板的专用涂料，可提高车辆安全性和电池性能。

 

电动汽车电池涂料（阿克苏诺贝尔提供）

“我们还提供散热性能更好、热冲击下使用寿命更长的母线涂层，以及专门为焊接发夹式定子的电气绝缘而设计的粉末。”Kluczewski 补充道，“这些产品可确保关键部件在整个使用寿命期间始终保持电气绝缘，为电动汽车和混合动力汽车的最佳性能提供支持，并具有卓越的导热性、边缘覆盖性和连续无空隙的薄膜覆盖性。”

“在过去的十年中，PPG一直在加强我们在电池应用领域的技术和解决方案。在此期间，我们的业务范围已从传统的解决方案（如电泳漆）扩展到开发热界面材料、防火和绝缘解决方案。”Fetterman说。

 

PPG电动车电池防火涂料系统

“如今，PPG 已成为电池系统的全套系统供应商。”他补充道，“目前，原始设备制造商必须与多家涂料供应商合作，共同验证各种组合，而PPG则提供整个平台。例如，我们将粉末涂料和电泳漆等解决方案分层，为客户提供额外的优势。分层可以满足许多组件、设计和供应的特定需求，包括动态介质隔离规格、厚度限制、热阻抗要求以及原始设备制造商和一级供应商的自动化批量生产能力和资本资产。”

 

电动汽车电池涂层的主要特点

电动汽车电池涂层有一些重要特性。Fetterman 指出，控制通量和电压是一个例子，防火是另一个例子。他认为，在电池组件上涂覆涂料具有固有的保形性、自动化和可持续性，从而在商业上解决了行业难题。

高通量、电压隔离和热管理

“例如，我们的介质隔离粉末涂料解决方案具有高通量和电压隔离性能，同时使用可回收材料生产。”Fetterman说，“涂料在满足快速充电等消费者需求方面也发挥着至关重要的作用。”

“热界面材料有助于热量的传递，确保电池在理想的温度范围内工作。”Fetterman补充道，“如果电池组具有适当的电介质隔离和充分的热管理，那么起火或热失控的风险就会大大降低。作为最后一道防线，防火涂料可以在车辆发生碰撞或意外事件时，对车内人员和急救人员的安全起到至关重要的作用。”

电气绝缘和热阻

Kluczewski观察到，这些涂料设计目的是为电动汽车提供关键的性能属性。

“汽车电气涂料具有出色的电气绝缘性、高介电强度和强大的耐腐蚀性和耐化学性。”Kluczewski说，“此外，它们还具有出色的附着力、优异的抗热震性和卓越的导热性。稳定的成膜性和边缘覆盖性进一步增强了它们的保护性能。”

Resicoat 电动汽车系列安全标准

“例如，我们专为电动汽车市场设计的Resicoat EV系列关键产品符合严格的行业标准。”Kluczewski说，“它们通过了UL94 V-0认证，这意味着它们可以承受一定程度的火焰暴露而不起火。它们还通过了UL746B和UL1446认证，确保在高温条件下能够抵抗热降解和损坏，从而使它们能够可靠地应对电动汽车系统内的苛刻条件。”

作者：David Savastano
     Coatings World杂志

 

来源：荣格-《涂料与油墨—中国版》

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