新能源汽車動力電池熱管理之電池液冷板需求情況變動趨勢
1、新能源汽車動力電池熱管理概況
（1）動力電池熱管理原理及具體方式
動力電池熱管理，是根據溫度對電池性能的影響，結合電池的電化學特性與產熱機理，基於電池最佳充放電溫度區間，為解決電池在溫度過高或過低情況下工作所引起的熱散逸或熱失控問題，而採取的管理行為和相應形成的管理系統。
動力電池的合理工作溫度為 0℃-55℃，高效工作溫度為 20℃-35℃。在充放電過程中，電池會產生大量熱量，溫度過高會造成電池壽命降低並有起火爆炸等熱失控風險，過低則導致電池容量減小、充放電效率降低並進而引發短路。因此，將電池溫度維持在特定區間對於保障電池的正常運作尤為重要。目前常見的電池熱管理方式包括空氣冷卻、液體冷卻、相變材料冷卻，其工作原理和應用情況對比如下：
如上所示，液體介質換熱係數高、熱容量大、冷卻速度快，對降低最高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著。在有熱失控前兆的情況下，液冷方案可以依靠大流量的載冷介質來強制電池包散熱和實現電池模塊之間的熱量重新分配，可以快速抑制熱失控持續惡化，降低失控風險。同時，液冷熱管理系統的體積相對較小，有利於移動場景應用。因此，液體冷卻目前已成為汽車動力電池熱管理的主流應用技術，在儲能熱管理領域也對傳統風冷逐步形成替代。
（2）電池液冷系統構成及分類
電池液冷系統由電池液冷板、配水管線路和製冷/供液系統（壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥、乾燥過濾器等）構成，其中液冷板是電池液冷系統中最關鍵的零部件之一。液冷板通常置於電池組下方，通過與電芯或電芯模組表面接觸的方式傳遞熱量，將電池工作所產生的多餘熱量由液冷板內部流道中通過的冷卻液帶出，從而實現電池工作溫度的控制。
電池液冷板需要滿足散熱功率大、密封性能好、散熱設計精準、輕量化等核心要求，生產工藝複雜程度較高。根據形狀和結構的不同，目前市場常見的液冷板主要有口琴管式、衝壓式、擠壓式、吹脹式等多種類型。
隨著下游應用對於產品綜合性能要求的提高和企業生產技術的進步，目前衝壓式液冷板已替代口琴式液冷板占據主要的市場份額。
2、電池液冷板需求變動趨勢
受益於新能源汽車的快速發展，動力電池裝車量持續提升。根據統計，2020 年度至 2022 年度，全球動力電池出貨量分別為 158.20 吉瓦時、371.00 吉瓦時和 684.20 吉瓦時，2021 年度和 2022 年度的同比增幅分別為 134.51%和84.42%。
近年來，我國陸續出台了《節能與新能源汽車技術路線圖 2.0》《促進汽車動力電池產業發展行動方案》《汽車產業中長期發展規劃》等一系列產業政策，引導汽車產業升級和技術升級，大力推動了新能源汽車動力電池配套產業的發展。公開數據顯示，2018 年至 2020 年，我國動力電池產量總體較為平穩，2021 年和 2022 年分別達到 219.69 吉瓦時和545.88 吉瓦時，分別較上年增長了 163.44%和 148.48%，2023年1-9月，我國動力和儲能電池合計累計產量為533.7GWh，累計同比增長44.9%，動力電池產量占比約為92.1%。占據全球新能源汽車動力電池供應的絕對領先位置。
在政策導向與市場需求的推動下，我國動力電池行業不斷發展壯大，業內企業市場份額持續攀升。2022 年，全球動力電池裝機量排名前十的企業依次是寧德時代、LG 集團、比亞迪、松下、SK On、三星 SDI、中航鋰電、國軒高科、欣旺達和孚能科技，中國企業占據六席。從競爭格局來看，國內新能源汽車動力電池行業已形成寡頭壟斷格局，2022 年寧德時代、比亞迪、中創新航、國軒高科、億緯鋰能的動力電池裝車量占比分別為 48.20%、23.45%、6.53%、4.52%、2.44%，合計占比達到 85.14%。
新能源汽車產銷量的疾速增長和國內動力電池企業的迅猛發展，直接推動和促進了電池液冷板需求的增長。
3、輕量化和電池技術革新帶動產品附加值的增長
為了提升新能源汽車的續航里程，克服里程焦慮，動力電池生產技術始終處於快速疊代革新過程中。除了材料領域的持續探索外，在電池集成技術層面，大電芯、大模組、去模組化、集成化趨勢明顯，以提升輕量化程度和電池 Pack的體積利用率，增加電池系統的體積能量密度。
目前，全球動力電池系統集成技術主要有傳統模組電池包技術（CTM）、無模組設計電池包（CTP）以及電池車身一體化技術（CTB/CTC）。在傳統模組電池包技術（CTM）下，電池包主要由殼體（上蓋、外殼底板、下護板）、電池模組、電池控制模塊和電池外部連接端子、電池管理系統等部分組成，電池液冷板通常鋪設在電池包上蓋或下殼體，在電芯之間陳列導熱材料將熱量傳導至上下端。CTM 模組配置方式的空間利用率只有 40%，在很大程度上限制了其它部件的空間，電池一體化集成技術（CTP、CTB、CTC）的發展逐漸成為行業的重點研究、應用方向。
2019 年 9 月寧德時代全球首款 CTP 電池包量產下線，至今已疊代至第三代麒麟電池，比亞迪、蜂巢能源等也基本於同時期相應推出了各自的 CTP 產品。麒麟電池整合功能件，將橫縱梁、電池液冷板、隔熱墊集成為「多功能彈性夾層」，縱置於電芯之間，大幅增加了換熱面積，提高了熱交換效率，使得麒麟電池支持 4C 倍率充電，10 分鐘快充至 80%，同時起到結構支撐、冷卻散熱、電芯隔熱和膨脹緩衝等功能。從 CTP 在整車的應用來看，寧德時代配套的特斯拉Model Y、Model 3，以及蔚來 ES6、小鵬 G3、小鵬 P7、愛馳 U6 等諸多車型已成熟搭載 CTP 電池，比亞迪更是全系搭載刀片電池。由於集成度提高以及同時兼顧結構支撐等其他功能，電池液冷板產品的附加值相應提升。而隨著CTB/CTC 等前沿技術的探索應用，電池液冷板將進一步與電池箱體進行集成，從而承擔更高的性能需求以及更複雜的系統集成要求。電池液冷板與電池箱體的集成化趨勢將帶來產品附加值的進一步提升，也為電池液冷板製造商創造了更大的市場空間，電池液冷板製造商將憑藉熱管理領域的技術和產品優勢在電池箱體集成領域的市場競爭中占領先機。
縱使新的電池技術路線層出不窮，但其對熱管理系統，特別是電池液冷板產品的高水平和持續性開發能力始終保持著嚴苛的要求。動力電池和新能源汽車製造企業對電池液冷板產品供應商的設計和生產集成能力，產品檢測和工藝穩定水平以及供應鏈管理和成本控制的要求更是逐步提高。擁有更豐富的產品設計和生產經驗、更穩定和及時的製造能力的供應商才能在快速變化的新能源熱管理市場中站穩腳跟和尋求進一步的發展。
更多行業資料請參考普華有策諮詢《2023-2029年電池液冷板行業市場調研及發展趨勢預測報告》，同時普華有策諮詢還提供產業研究報告、產業鏈諮詢、項目可行性報告、項目後評價報告、十四五規劃、BP商業計劃書、產業圖譜、產業規劃、藍白皮書、IPO募投可研、IPO工作底稿諮詢等服務。