1.“里程焦慮”與“安全焦慮”推動導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)材料爆發(fā)

驅(qū)動因素1：續(xù)航里程提升趨勢下，輕量化需求強勁

在不改變電池系統(tǒng)總能量的情況下，電池系統(tǒng)質(zhì)量降低能夠有效提高其續(xù)航里程，電動汽車質(zhì)量減10%，能提高續(xù)駛里程5.5%。 電池系統(tǒng)重量在新能源汽車總重量中占有較大的比重。較傳統(tǒng)燃油汽車而言，電動汽車核心的三電系統(tǒng)(電池、電機、電控)和智能化設(shè)備，使 得電動車相比同類車型電動乘用車重量增加10%-30%，電動商用車重量增加10%-15%，其中電池Pack整包占整車整備質(zhì)量的18%～30%。 根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，到2035年，燃油乘用車整車輕量化系數(shù)降低25%，純電動乘用車整車輕量化系數(shù)降低35%，相比 于燃油車，新能源汽車輕量化需求更強。

輕量化路徑：材料輕量化、結(jié)構(gòu)集成化齊頭并進

材料迭代+結(jié)構(gòu)優(yōu)化，輕量化結(jié)構(gòu)件。以特斯拉Model3為例，電池Pack各主要部件中，質(zhì)量最大的是電芯本體（62.8%），其次為Pack下箱體 （6.2%）、模組殼體及支架（12.3%）和BMS等部件集成系統(tǒng)（11.1%）等。從這些部件出發(fā)，通過材料替換和結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，對電池進行輕 量化開發(fā)。 對于電芯模組輕量化設(shè)計，可通過改進電芯排布優(yōu)化電芯間距；利用能量密度高的材料作為電芯正負極；使用密度較低的灌封膠解決熱傳導(dǎo)問 題；減少模組對于電池pack和底盤輕量化設(shè)計，除了電池Pack采用鋁合金等輕質(zhì)的材料之外，還可通過CTB、CTC等技術(shù)，將電池和車身進 一步集成化。減少模組殼體及其他附件質(zhì)量的數(shù)量從而大幅降低電池質(zhì)量；小模組-大模組-CTP-CTC/CTB，動力電池集成方式創(chuàng)新精簡模組殼體和非必要 部件質(zhì)量。在輕量化趨勢下，結(jié)構(gòu)件和焊接減少，從而增加了膠粘劑的使用量。

集成度提升，帶動膠及結(jié)構(gòu)制件價值量提升

Cell to Pack(CTP) ：減少或去除電池“電芯-模組-整包”的三級 Pack結(jié)構(gòu)的技術(shù)。目前有兩種不同的技術(shù)路 線：以比亞迪刀片電池為代表的徹底取消模組 的方案；以寧德時代CTP技術(shù)為代表的小模組 組合成大模組的方案，提高了能量密度和體積 利用率。CTP中電芯熱失控管理難度加大，對 內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱膠對模組散熱的要求，以及外部 隔熱膠隔熱和阻燃的要求更高。

驅(qū)動因素2：安全事故頻發(fā)，熱管理需求持續(xù)提升

目前消費者對于新能源汽車需求從“里程焦慮”轉(zhuǎn)向“安全焦慮” ，熱失控已經(jīng)成為電動車安全問題核心考量因素。熱失控是電池內(nèi)部出現(xiàn)放熱連鎖反應(yīng)引起電池溫升速率急劇變化的過熱現(xiàn)象，發(fā)生時通常伴隨著冒煙、起火、爆炸等危害。在電池組中,若局部區(qū)域電池發(fā)生的熱失控事件失去控制，將擴展到周圍區(qū)域的電池，形成“多米諾骨牌”效應(yīng)，最終引起熱失控在系統(tǒng) 內(nèi)擴展而導(dǎo)致極大的危害，因此,熱失控擴展的抑制尤為重要。對良好的機械安全性，包括抗沖擊能力以及震動穩(wěn)定性的需求提升，是使得新能源車內(nèi)導(dǎo)熱、隔熱材料需求提升的原因之一。

防火隔熱材料：隔熱、泄壓、散熱方式防止熱擴散

相比于傳統(tǒng)汽車，電動車由于增加了電池、電機、電控等部件，對于熱管理所用膠粘劑在性能、數(shù)量上都帶來了更大的市場空間。為平衡電池效率與熱安全保護，需防止單體熱擴散。為了提高能量密度而使用高鎳三元正極材料時，鋰離子易形成鋰枝晶刺穿內(nèi)部隔膜導(dǎo)致短 路，同時由于材料間鍵強不同，隨鎳含量的增加電池?zé)岱€(wěn)定性下降。因此為了防止讓電池單體自燃擴散至整個動力電池包，一般廠商通過控制 影響（如隔熱）和保持溫度（如泄壓、散熱）兩方面解決。 不同電芯使用的防火隔熱材料不同。目前三元電池系統(tǒng)中主要在采用的防火隔熱材料主要有氣凝膠、隔離板、隔熱泡棉、熱陶瓷。由于不同形 狀電芯的膨脹率、比表面積、熱失控難易程度不同，不同公司采用不同防火隔熱材料進行隔熱處理。

2. 三大需求引領(lǐng)，高性能膠粘劑是首選

輕量化需求：低密度膠為整車重量做減法

在新能源汽車輕量化趨勢下，對于連接形式選擇，可降低結(jié)構(gòu)件用量，提升用膠量來減輕電池重量；對于用膠選擇，在相同體積下，密度較低 的膠粘劑能夠大幅降低動力電池質(zhì)量，因此低密度是重要選擇標準。 以聚氨酯發(fā)泡膠、有機硅發(fā)泡膠為代表的發(fā)泡膠在擁有減震、緩沖、隔音、保護、絕緣為一體的優(yōu)勢的同時，具有密度低的特點。以集泰股份推出集泰-有機硅發(fā)泡膠F6351為例，常規(guī)導(dǎo)熱灌封膠比重1.8~2.2相比，同等體積填充下，膠的重量可減少50%以上，用于動力電 池?zé)峁芾砜梢宰龅捷p量化隔熱效果。

熱管理需求：導(dǎo)熱、保溫、隔熱三管齊下

導(dǎo)熱需求：鋰離子電池充放電電流較大，并伴隨著多種化學(xué)物質(zhì)傳輸和電化學(xué)反應(yīng)，散熱條件較差，引起電池內(nèi)部溫度升高。車輛底盤空間有 限，電池模塊必須緊密排列。然而緊密排列的電池一方面容易導(dǎo)致熱量堆積，且不同位置的電芯往往溫度也不完全一致。離子電池工作溫度 30-40℃時，溫度每升高1℃，電池使用壽命越降低2個月。 隔熱需求：導(dǎo)熱不暢情況下，過高的溫度易導(dǎo)致冒煙、起火、爆炸等危險需要有效，需要在有良好的隔熱效果的基礎(chǔ)上保證阻燃效果。 保溫需求：低溫下，電解液增稠致使導(dǎo)電介質(zhì)運動受阻，電化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)深度降低，從而導(dǎo)致電池容量下降，動力電池宏觀表現(xiàn)出冬季 環(huán)境下電動汽車“虧電”現(xiàn)象。 除熱管理系統(tǒng)外，動力電池通常使用具有高導(dǎo)熱性、強絕緣性的導(dǎo)熱膠為動力電池傳導(dǎo)熱量，降低電芯間溫差；隔熱膠則可防止電池內(nèi)部爆炸 時的熱量快速傳導(dǎo)，在發(fā)生熱失控事故時給乘客較長的逃生時間，此類膠通常絕熱性、耐熱性和阻燃性較好。

熱管理需求：CTP技術(shù)下的熱管理

基于CTP的熱管理方法：新型CTP設(shè)計可以減少一半的熱界面材料，從原有模組上層電芯至模組(CTM)填縫膠和下層模組至電池包(MTP)的填 縫膠變成1層電芯到冷卻板的導(dǎo)熱膠粘劑；并減少了一半的接口數(shù)量，從原有的4個變?yōu)楝F(xiàn)有的2個接口，還去掉了模組外殼。這顯著降低了電 池堆的熱阻，進而降低了冷卻板的冷卻（或加熱）負荷，支持使用導(dǎo)熱率較低的填縫膠。另一方面，由于不再使用模組外殼來防止電池受到環(huán) 境影響，需要導(dǎo)熱膠擁有更嚴格的環(huán)境耐受性和機械性能。

3.從傳統(tǒng)汽車到三電系統(tǒng)， 單車價值量提升高達2-3倍

傳統(tǒng)汽車：膠粘劑應(yīng)用點/應(yīng)用量固定，增量空間小

汽車工業(yè)已經(jīng)成為建筑和輕工業(yè)以外最受關(guān)注的膠粘劑應(yīng)用領(lǐng)域。20世紀90年代以后，汽車工業(yè)隨著中國經(jīng)濟的高速增長有了長足的發(fā) 展，我國汽車大規(guī)模生產(chǎn)能力的提升也帶動了車用膠粘劑的市場規(guī)模增長。 傳統(tǒng)燃油車膠粘劑應(yīng)用點眾多，種類有聚氨酯膠、有機硅橡膠、厭氧膠、丙烯酸酯膠等，應(yīng)用于汽車裝配中不同的模塊，包括車體結(jié)構(gòu) 粘接密封；汽車內(nèi)飾的粘接固定；汽車箱體結(jié)合面的粘接密封；金屬材料間的粘接等。相對于新能源汽車而言，傳統(tǒng)燃油汽車動力模式 較為固定，相對而言膠粘劑的應(yīng)用點和應(yīng)用量也較為固定，通常為2-3kg/輛，后續(xù)增量空間較小。除了將零件固定在一起之外，燃油車傳動系統(tǒng)膠粘劑應(yīng)用還專注于密封冷卻劑、燃料、潤滑劑和空氣/氣體，同時防止污染物進入，而電 動汽車傳動系統(tǒng)膠粘劑功能還包括將濕氣、水、空氣、灰塵和其他污染物阻擋在系統(tǒng)之外。

電芯層面：關(guān)注隔熱材料和極耳絕緣膠帶技術(shù)創(chuàng)新升級

電芯層面，動力電池安全性對于隔熱材料的要求不斷提升，一方面需要隔絕外界溫度變化對電芯的影響，一方面需降低相鄰電芯互相的 熱量影響，隔熱材料的隔熱性、耐熱性和阻燃性都是重要改進方向。 極耳膠帶需要具有耐高溫，耐熱， 耐鋰離子電池電解液，耐溶劑，高電氣絕緣性，粘著力適宜和貼服性以及再剝離不殘膠等特性。

電池包層面：多膠種構(gòu)建動力電池安全屏障

電池包中應(yīng)用的膠粘劑主要有結(jié)構(gòu)膠（導(dǎo)熱與絕緣）、灌封和密封膠（密封和導(dǎo)熱）、功能性膠（導(dǎo)熱和導(dǎo)電）幾種。結(jié)構(gòu)膠主要用于 結(jié)構(gòu)件的固定和上下殼體與電芯的連接，密封膠主要用于殼體的密封保護，灌封膠主要起到灌封和導(dǎo)熱作用，而功能性膠擁有導(dǎo)電、導(dǎo) 熱等性能，是動力電池安全管理重要組成部分。以一個CTP磷酸鐵鋰電池包為例，通常需要導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠2.5kg，無導(dǎo)熱作用的結(jié)構(gòu)膠1kg，密封膠0.7kg左右。

4. 三大應(yīng)用體系，導(dǎo)熱導(dǎo)電膠等功能膠需求持續(xù)提升

結(jié)構(gòu)膠：滿足機械性能需求，實現(xiàn)安全可靠的輕量化設(shè)計

結(jié)構(gòu)膠是指應(yīng)用于受力結(jié)構(gòu)件膠接場合，能承受較大動負荷、靜負荷并能長期使用的膠粘劑。代替螺栓、鉚釘或焊接等形式用來接合金屬、塑 料、玻璃、木材等的結(jié)構(gòu)部件，屬于長時間經(jīng)受大載荷、而性能仍可信賴的膠粘劑。在動力電池中，主要用于粘接電芯與電芯、電芯與泡棉、 電芯和模組外殼等，使電芯與模組成為一體化，滿足模組的振動、沖擊和跌落等要求。

密封膠：為動力電池應(yīng)對復(fù)雜使用環(huán)境提供防護

密封膠又稱密封劑、密封材料，按照ISO-6927術(shù)語標準定義，密封膠是以非定型狀態(tài)嵌填接縫，并與接縫表現(xiàn)粘接成一體，實現(xiàn)接縫空封的 材料。主要由基料、增塑劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、填料、固化劑等組成。 按主要成分，分為聚硫密封膠、硅酮密封膠、聚氨酯密封膠、丙烯酸酯密封膠、環(huán)氧樹脂膠、氟橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠，其中聚硫密封膠、 硅酮密封膠、聚氨酯密封膠為目前性能最好的三大彈性密封膠。 按形態(tài)分，可分為膏狀密封膠、液態(tài)彈性密封膠、熱熔密封膠和液體密封膠。

功能膠之導(dǎo)熱膠：實現(xiàn)熱量傳導(dǎo)，有效避免熱失控

導(dǎo)熱膠主要用于完成電芯與電芯之間，以及電芯與液冷管之間的熱傳導(dǎo)，膠的具體使用形式包括墊片、灌封、填充等。導(dǎo)熱膠主要由樹脂基體（環(huán)氧樹脂、有機硅和聚氨酯等）和導(dǎo)熱填料【提高導(dǎo)熱性，有氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)以及氮化硅（Si3N4）、氧化 鋁（Al2O3）、氧化鎂（MgO）、氧化鋅（ZnO）等）組成】。導(dǎo)熱填料分散于樹脂基體中，彼此間相互接觸，形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使熱量可沿著 “導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)”迅速傳遞，從而達到提高膠粘劑熱導(dǎo)率的目的。導(dǎo)熱填料的種類、用量、幾何形狀、粒徑、混雜填充和改性等對導(dǎo)熱膠之導(dǎo)熱性 能都有影響。

5.導(dǎo)熱導(dǎo)電膠需求持續(xù)提升，關(guān)注有機硅/聚氨酯體系及氣凝膠應(yīng)用進展

性能分類：聚氨酯、有機硅性能占優(yōu)，市場占比提升

動力電池初期多用環(huán)氧樹脂和丙烯酸作為膠粘劑主要成分，動力電池革新后環(huán)氧樹脂和丙烯酸弊端逐漸凸顯：1.動力電池具有呼吸作用，對 膠粘劑彈性要求較大，而環(huán)氧樹脂與丙烯酸彈性較?。?.電池廠對于生產(chǎn)潔凈度要求較高，而環(huán)氧樹脂與丙烯酸在生產(chǎn)過程中通常較臟。聚氨酯和有機硅逐步成為主流。以聚氨酯何有機硅為主要成分的膠粘劑生產(chǎn)潔凈度高，彈性和粘接強度相較于環(huán)氧樹脂和丙烯酸具有優(yōu)勢， 且有機硅耐高溫性能佳，在能量密度與電池工作溫度提升的趨勢下，有機硅或成為主流。

聚氨酯膠：機械性能、耐低溫性能占優(yōu)

聚氨酯是主鏈上含有重復(fù)氨基甲酸酯基團（-NHCOO-）的大分子化 合物的統(tǒng)稱，由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化 合物加聚而成。聚氨酸大分子中除了氨基甲酸酯外，還可含有醚、 酯、脲、縮二脲，脲基甲酸酯等基團。 聚氨酯表現(xiàn)出高度的活性與極性，與含有活潑氫的基材反應(yīng)生成聚 氨酯基團或者聚脲，從而使得體系強度大大提高而實現(xiàn)粘接的目的。 聚氨酯膠能夠室溫固化，因而對金屬、橡膠、玻璃、陶瓷、塑料、 木材、織物、皮革等多種材料都有優(yōu)良的膠粘性能。聚氨酯的主鏈 柔性很好，其最大特點是耐受沖擊震動和彎曲疲勞，剝離強度很高， 特別是耐低溫性能極其優(yōu)異。 根據(jù)百川盈孚，我國2021年聚合MDI的消費量約125萬噸，下游主 要包括家電和建筑，純MDI消費量約78萬噸，下游主要是氨綸和 TPU等。

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