新能源汽车动力电池热管理之电池液冷板需求情况变动趋势
1、新能源汽车动力电池热管理概况
（1）动力电池热管理原理及具体方式
动力电池热管理，是根据温度对电池性能的影响，结合电池的电化学特性与产热机理，基于电池最佳充放电温度区间，为解决电池在温度过高或过低情况下工作所引起的热散逸或热失控问题，而采取的管理行为和相应形成的管理系统。
动力电池的合理工作温度为 0℃-55℃，高效工作温度为 20℃-35℃。在充放电过程中，电池会产生大量热量，温度过高会造成电池寿命降低并有起火爆炸等热失控风险，过低则导致电池容量减小、充放电效率降低并进而引发短路。因此，将电池温度维持在特定区间对于保障电池的正常运作尤为重要。目前常见的电池热管理方式包括空气冷却、液体冷却、相变材料冷却，其工作原理和应用情况对比如下：
如上所示，液体介质换热系数高、热容量大、冷却速度快，对降低最高温度、提升电池组温度场一致性的效果显著。在有热失控前兆的情况下，液冷方案可以依靠大流量的载冷介质来强制电池包散热和实现电池模块之间的热量重新分配，可以快速抑制热失控持续恶化，降低失控风险。同时，液冷热管理系统的体积相对较小，有利于移动场景应用。因此，液体冷却目前已成为汽车动力电池热管理的主流应用技术，在储能热管理领域也对传统风冷逐步形成替代。
（2）电池液冷系统构成及分类
电池液冷系统由电池液冷板、配水管线路和制冷/供液系统（压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、干燥过滤器等）构成，其中液冷板是电池液冷系统中最关键的零部件之一。液冷板通常置于电池组下方，通过与电芯或电芯模组表面接触的方式传递热量，将电池工作所产生的多余热量由液冷板内部流道中通过的冷却液带出，从而实现电池工作温度的控制。
电池液冷板需要满足散热功率大、密封性能好、散热设计精准、轻量化等核心要求，生产工艺复杂程度较高。根据形状和结构的不同，目前市场常见的液冷板主要有口琴管式、冲压式、挤压式、吹胀式等多种类型。
随着下游应用对于产品综合性能要求的提高和企业生产技术的进步，目前冲压式液冷板已替代口琴式液冷板占据主要的市场份额。
2、电池液冷板需求变动趋势
受益于新能源汽车的快速发展，动力电池装车量持续提升。根据统计，2020 年度至 2022 年度，全球动力电池出货量分别为 158.20 吉瓦时、371.00 吉瓦时和 684.20 吉瓦时，2021 年度和 2022 年度的同比增幅分别为 134.51%和84.42%。
近年来，我国陆续出台了《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》《促进汽车动力电池产业发展行动方案》《汽车产业中长期发展规划》等一系列产业政策，引导汽车产业升级和技术升级，大力推动了新能源汽车动力电池配套产业的发展。公开数据显示，2018 年至 2020 年，我国动力电池产量总体较为平稳，2021 年和 2022 年分别达到 219.69 吉瓦时和545.88 吉瓦时，分别较上年增长了 163.44%和 148.48%，2023年1-9月，我国动力和储能电池合计累计产量为533.7GWh，累计同比增长44.9%，动力电池产量占比约为92.1%。占据全球新能源汽车动力电池供应的绝对领先位置。
在政策导向与市场需求的推动下，我国动力电池行业不断发展壮大，业内企业市场份额持续攀升。2022 年，全球动力电池装机量排名前十的企业依次是宁德时代、LG 集团、比亚迪、松下、SK On、三星 SDI、中航锂电、国轩高科、欣旺达和孚能科技，中国企业占据六席。从竞争格局来看，国内新能源汽车动力电池行业已形成寡头垄断格局，2022 年宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、亿纬锂能的动力电池装车量占比分别为 48.20%、23.45%、6.53%、4.52%、2.44%，合计占比达到 85.14%。
新能源汽车产销量的疾速增长和国内动力电池企业的迅猛发展，直接推动和促进了电池液冷板需求的增长。
3、轻量化和电池技术革新带动产品附加值的增长
为了提升新能源汽车的续航里程，克服里程焦虑，动力电池生产技术始终处于快速迭代革新过程中。除了材料领域的持续探索外，在电池集成技术层面，大电芯、大模组、去模组化、集成化趋势明显，以提升轻量化程度和电池 Pack的体积利用率，增加电池系统的体积能量密度。
目前，全球动力电池系统集成技术主要有传统模组电池包技术（CTM）、无模组设计电池包（CTP）以及电池车身一体化技术（CTB/CTC）。在传统模组电池包技术（CTM）下，电池包主要由壳体（上盖、外壳底板、下护板）、电池模组、电池控制模块和电池外部连接端子、电池管理系统等部分组成，电池液冷板通常铺设在电池包上盖或下壳体，在电芯之间陈列导热材料将热量传导至上下端。CTM 模组配置方式的空间利用率只有 40%，在很大程度上限制了其它部件的空间，电池一体化集成技术（CTP、CTB、CTC）的发展逐渐成为行业的重点研究、应用方向。
2019 年 9 月宁德时代全球首款 CTP 电池包量产下线，至今已迭代至第三代麒麟电池，比亚迪、蜂巢能源等也基本于同时期相应推出了各自的 CTP 产品。麒麟电池整合功能件，将横纵梁、电池液冷板、隔热垫集成为“多功能弹性夹层”，纵置于电芯之间，大幅增加了换热面积，提高了热交换效率，使得麒麟电池支持 4C 倍率充电，10 分钟快充至 80%，同时起到结构支撑、冷却散热、电芯隔热和膨胀缓冲等功能。从 CTP 在整车的应用来看，宁德时代配套的特斯拉Model Y、Model 3，以及蔚来 ES6、小鹏 G3、小鹏 P7、爱驰 U6 等诸多车型已成熟搭载 CTP 电池，比亚迪更是全系搭载刀片电池。由于集成度提高以及同时兼顾结构支撑等其他功能，电池液冷板产品的附加值相应提升。而随着CTB/CTC 等前沿技术的探索应用，电池液冷板将进一步与电池箱体进行集成，从而承担更高的性能需求以及更复杂的系统集成要求。电池液冷板与电池箱体的集成化趋势将带来产品附加值的进一步提升，也为电池液冷板制造商创造了更大的市场空间，电池液冷板制造商将凭借热管理领域的技术和产品优势在电池箱体集成领域的市场竞争中占领先机。
纵使新的电池技术路线层出不穷，但其对热管理系统，特别是电池液冷板产品的高水平和持续性开发能力始终保持着严苛的要求。动力电池和新能源汽车制造企业对电池液冷板产品供应商的设计和生产集成能力，产品检测和工艺稳定水平以及供应链管理和成本控制的要求更是逐步提高。拥有更丰富的产品设计和生产经验、更稳定和及时的制造能力的供应商才能在快速变化的新能源热管理市场中站稳脚跟和寻求进一步的发展。
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