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文档简介
《动力电池信号采集板封装热压绝缘胶膜技术要求》
编制说明
一、工作简况
1.1任务来源
《动力电池信号采集板封装热压绝缘胶膜技术要求》团体标准是由中国汽车工
程学会批准立项。文件号中汽学函【2022】294号,任务号为2022-95。本标准由
中国汽车工程学会标准化工作委员会提出,苏州赛伍应用技术股份有限公司牵头、
清华大学苏州汽车研究院、宁德时代新能源科技股份有限公司、国轩高科股份有限
公司、中创新航科技股份有限公司等单位起草。
1.2编制背景与目标
动力电池信号采集板封装热压绝缘胶膜(以下简称“动力电池用封装热压绝缘胶
膜”),是PET材质,具有优异的电绝缘作用,可以防火阻燃、用于锂电池防失控,
是一种柔性、高可靠性的绝缘材料,主要用于应用于新能源汽车锂电池、储能电池
等电池模组。此外,在其他汽车电子产品领域也应用广泛,主要起绝缘阻燃、抗冲
击耐老化等保护作用,是保障新能源车车动力电池安全性的重要零部件,是新能源
汽车动力电池必不可少的重要组成部分。
制定动力电池用封装热压绝缘胶膜标准有助于相关企业不断技术创新,应用创
新,通过在动力电池等各类场景的应用,可以显著降低动力电池安全事故率;有助于
推动新能源汽车大规模走向消费者,促进新能源汽车行业的发展;有助于统一、规
范动力电池用封装热压绝缘胶膜产品要求,提升行业可持续发展动力。具体体现在:
一、动力电池安全性能得到提升,有效刺激新能源汽车需求,降低燃油车使用和
燃油消耗,对于我国实现双碳目标,意义重大。
市场对新能源汽车的需求在持续加大,对安全性能提出了更严格的要求。应急
管理部消防救援局发布的2022年第一季度数据显示,接报各类交通工具火灾1.9万
起,其中,涉及新能源汽车的640起,同比上升32%,意味着平均每天有超过7起
新能源汽车火灾。2021年全国范围内共发生约3000起新能源汽车火灾事故,新能
源车的火灾风险总体高于传统汽车。作为新生事物,新能源汽车的安全性,尤其是
动力电池的安全性更受各方关注。
1
在汽车碰撞事故中,电池包有可能受到挤压而严重变形,也有可能在无明显变
形的情况下发生冲击过载,从而有一定的热失控风险。为了减少此类情况发生,高
性能的热压绝缘胶膜成为了动力电池必不可少的组成部分。导热封装热压绝缘胶膜
能通过其良好的导热和散热性能,较好保证电芯之间及电池组间温度的均衡,也可
以通过其良好的阻燃性能,降低热失控的影响,保障电池安全。
电池安全性能的大幅提升,可以有效降低消费者的顾虑,促进新能源汽车快速
放量,扩大行业市场占有率。新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。据公开
数据显示,2020年上半年中国新能源汽车出口3.69万辆,同比增长140.7%;出口
额11.02亿美元,同比增长271.6%;纯电动汽车出口2.15万辆,增幅为136%;出
口额3.63亿美元,同比激增1122.9%。在能源和环保的压力下,按照如今新能源汽
车快速发展的趋势,以2020年中国汽车保有量1.4亿计算,可以节约石油3229万
吨,替代石油3110万吨,节约和替代石油共6339万吨,相当于将汽车用油需求削
减22.7%。结合中国的能源资源状况和国际汽车技术的发展趋势,预计到2025年后,
我国燃油车占乘用车的保有量将仅占50%左右,而新能源汽车将迅猛发展,为我国
早日实现碳中和做出巨大贡献.
二、有效提升电池的安全性能,动力性能和经济性能。
动力电池用封装热压绝缘胶膜在密度/导热率/成本/粘度/绝缘性等方面均可以
实现定制开发,胶膜阻燃性能达到UL94V-0等级,有效防止电池热失控后的起火、
爆炸,电池安全性能得到较大提升。
通过封装热压绝缘胶膜材料来替代导热垫、端板、侧板、支架、密封垫、螺栓
等结构件,从而来提高成组效率,降低成本以及实现电池PACK的轻量化。典型案例
就是比亚迪的CTP/刀片电池。此外,CTC等电芯集成技术的发展也促使封装热压绝
缘胶膜的用量逐渐增加,封装热压绝缘胶膜的重要性也越来越凸显出来。既降低了
成本,又促进了电池轻量化,经济效益明显。
封装热压绝缘胶膜在CTP技术中发挥了很重要的作用,能够减少模组固定结构
占用空间、减少模组间串联母牌数量、省去模组从控采集线束、降低整包Z向高度,
总而能够使动力电池体积利用率提高15%-20%、零部件数量减少40%、生产效率提
升50%,能量密度大幅提升,动力性能直线提高。
三、规范产品要求、全面提升产品质量和客户满意度
2
“动力电池信号采集板封装热压绝缘胶膜”标准的建立和发布,对于统一并规
范该行业产品质量,为动力电池制造商与用户提供科学的生产、采购与验收技术文
件依据,进而提高动力电池制造的技术水平和安全性能;此外,技术指标明确,可
以推动行业中小企业按照标准生产,从而保证产品质量,保证动力电池的稳定运行
和寿命。
综上所述:
动力电池信号采集板封装热压绝缘胶膜具有绝缘、阻燃、耐热、耐高低温冲击
的性能,易于弯曲成型加工,同时满足环保的要求,广泛用于动力电池包装诸多环
节。产品质量的好坏对保证动力电池的安全稳定运行起着极其重要的基础性作用。
目前,中国尚无该类产品的国家标准或行业标准,国际上也无对应的IEC或ISO产
品标准,考虑到热压绝缘薄膜行业进入者众多,产品生产质量水平良莠不齐,行业
若想健康,可持续发展,急需尽快依据国内产品技术水平以及低压柔性扁平线缆用
户的共性要求制定该产品标准。
1.3主要工作过程
2022.6月,由苏州赛伍应用技术股份有限公司牵头,清华大学苏州汽车研究院
组织成立了标准预研策划工作小组,邀请了宁德时代新能源科技股份有限公司、国
轩高科股份有限公司、中创新航科技股份有限公司等单位为主要起草单位加入工作
组。
2022年6月-9月,标准工作组共同完成了标准初稿的起草工作,邀请行业上下
游专家提出意见,修订完善后,报中国汽车工程学会申请立项。
2022年11月,中国汽车工程学会针对本标准的立项申请组织了专家评审会。
专家一致同意标准立项,同时也向工作组提出了完善修改的意见。工作组针对立项
评审专家提出的意见进行了讨论,并对标准文本进行了修改,提高标准文本质量;
同时决定共同邀请更多的行业产业链上的相关企业参加工作组,提高标准的适用性
和代表性。
修改的主要内容如下表:
序
章条编号意见内容处理意见及理由
号
1第1章标准适用条件应明示“本文件不适用软包电池包装胶处理意见:采纳。
膜”,避免引起标准使用者产生误解处理方法:按意见修
改。
3
2第2章和建议增加汽车禁用物质的相关要求和对应标准/处理意见:采纳。
第4章处理方法:按意见修
改。
3第4章涉及到测试时间的要明确,温度、湿度和时间能统一处理意见:采纳。
的尽量统一处理方法:按意见修
改。
44.2中表1作为团体标准,密度和厚度不应规定过细,限制同类处理意见:采纳。
产品的发展。同时防止行业内其它企业难以使用标准处理方法:按意见修
改。
34.2作为团体标准,密度和厚度不应规定过细,限制同类处理意见:采纳。
产品的发展。同时防止行业内其它企业难以使用标准处理方法:按意见修
改。
2023年3月10日,清华大学苏州汽车研究院组织,苏州赛伍应用技术股份有
限公司牵头在清华大学苏州汽车研究院召开了《动力电池信号采集板封装热压绝缘
胶膜技术要求》CSAE标准研讨会。参加本次会议的有吴江区市监局、工信部电子五
所、赛伍应用、理想汽车、上汽捷能、广汽埃安、一汽解放、吉利威睿、弗迪电池、
蜂巢能源、瑞浦兰钧、国轩高科、3M、浙江冠华等36家企业代表,共60余人参会。
会上,各参会代表对标准文本规范、专业术语、技术细节等方面,逐条逐句查阅,
进行深入的讨论,并提出了专业的修改意见。重点修改的部分如下表所示:
序号章条号修改建议
13.2按照国标GB/T36289.1—2018,3.2,的术语进行修改
2热收缩率增加横向的要求
3CTI指标统一定为≥175
4禁用物质应符合RoHS/REACH/ELV/GB/T30512的要求
5表1可靠性能中,添加绝缘耐压的要求。
6新增了体积电阻率指标
7参照国标,修改了“冷热冲击老化”的表述。
8删除“熔融温度”项目。
9表2删除了110摄氏度剥离强度要求,增加了60℃的剥离强度要求
105.7实验温度修改为130℃,测试方法修改为“GB/T13542.2-2021
中第26章”
115.11新增体积电阻率实验方法
12表4更新了出厂检验项目
工作组按照会议意见修改了标准后,形成标准草稿。
2023年5月30日,工作组组织了包括主要编写单位在内的行业相关企业标准
研讨会,围绕标准草稿再次进行了分析和讨论,对第4章的性能要求重新进行分类,
将厚度公差单独作为一项指标,将原基础性能表中的指标分为基础性能、机械性能、
4
电气性能、并对标准文本进行了相应修改,标准结构更加清晰,有利于标准今后的
使用;同时对一些关键技术参数进行了讨论,明确了要求。会后,主编单位整理了
相关数据,在标准编制说明中进行了相应说明。经过讨论和修改,形成了征求意见
稿。
二、标准编制原则和主要内容
2.1标准制定原则
(1)按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构
和起草规则》的要求和规定编写;
(2)本标准在编写过程中,有针对性的对国内动力电池热压绝缘胶膜有代表的
企业进行调研,根据动力电池热压绝缘胶膜的特点,并结合行业对热压绝缘胶膜的
使用需求和习惯,力求制定通用的动力电池热压绝缘胶膜技术规范。
(3)注重标准的可操作性,充分适应我国动力电池热压绝缘胶膜行业现状和未
来发展趋势。
2.1.1通用性原则
本文件适用于动力电池热压绝缘胶膜,符合我国动力电池热压绝缘胶膜行业现
状和未来发展趋势。
2.1.2指导性原则
本标准提出的动力电池热压绝缘胶膜技术要求充分体现了热压绝缘胶膜的结构
特点,现还没有相关的国家标准和行业标准,故本标准的发布,是相关标准体系的
有益补充,对行业的发展意义重大。
2.1.3协调性原则
现还没有相关的国家标准和行业标准,故不存在协调性的问题。
2.1.4兼容性原则
本标准提出的性能指标充分考虑了行业的特点,突出了动力电池热压绝缘胶膜
的产品特点,考虑了行业发展的形势,满足大多数企业的标准需求。
2.2标准主要技术内容
本文件规定了动力电池热压绝缘胶膜的术语和定义、性能要求、试验方法、检
验规则、标识、包装、运输和储存等。
本文件适用于动力电池热压绝缘胶膜的生产和检验。
2.3关键技术问题说明:
5
本标准提出的技术要求适用于动力电池热压绝缘胶膜的生产测试,动力电池热
压绝缘胶膜应具有良好的导热和散热性能,较好保证电芯之间及电池组间温度的均
衡,也可以通过其良好的阻燃性能,降低热失控的影响,保障电池安全。同时具有
较低的吸水率和水汽透过率、良好的刺穿强度,拉伸强度和剪切率,以保证绝缘胶
膜产品的耐久性。具体测试数据如下。
2.3.1吸水率
此项为材料特性,标准中规定的薄膜吸水率大量数据测试值约为0.5%,在充分
考虑了产业上下游以及同行业的综合技术情况,本标准给与了适当放宽到0.6%。
2.3.2水汽透过率
此项为材料特性,标准中规定的热压绝缘胶膜大量数据测试值约为4-6g/
(24h·m2),在充分考虑了产业上下游以及同行业的综合技术情况,标准不宜过高,
本标准给与了适当放宽到10g/(24h·m2)。
2.3.3刺穿强度
对材料进行了大量的测试,根据测试数据,定义刺穿强度下限为300N/mm。
2.3.4热收缩率
MD方向热收缩率高于TD方向,根据历史数据以及产品实际应用中收缩率的要
求,对材料进行了大量的测试,根据测试数据,将MD热收缩率定为≤1.5%,TD热
收缩率定为≤1.0%。
2.3.5阻燃
根据产品应用场景定义指标,有阻燃需求,考虑到使用安全,故采用UL94V-0
标准的要求。
2.3.6相比电痕化指数(CTI)
根据产品应用场景定义指标,选材CTI在400V以上,考虑电气安全,标准中定
为175V。
2.3.7绝缘耐压
根据应用场景,标准规定漏电流≤1mA,经测试实际产品漏电流在0.1~0.3mA之
间。
2.3.8拉伸强度和断裂伸长率
PET薄膜力学性能特性,考虑产业上下游以及同行业的综合技术情况和标准适
用性,指标设计时,放宽余量30%左右。
6
2.3.9剪切强度
根据仿真结果,模组支撑板(侧板)要求全生命周期剪切强度≥7MPa,CCS应用
场景不涉及结构支撑,剪切强度要求放宽至4MPa。
2.3.10剥离强度
根据仿真结果,模组支撑板(侧板)要求剥离强度根据测试温度条件不同在
0.8~1.2MPa之间,CCS应用场景不涉及结构支撑,根据测试温度条件不同,其要求
放宽至0.5~1MPa。
2.4标准工作基础
主编单位苏州赛伍应用技术股份有限公司秉承“创新成就价值”的核心价值观,
专注可持续的产品技术研发创新,主要从事以粘合剂为核心的薄膜形态功能性高分
子材料的研发、生产和销售。致力于通过其强大的高分子聚合物材料创新研发平台,
为光伏、动力电池、新能源汽车、3C信息家电,半导体、健康防护和节能建筑材料
等领域的全球客户解决技术挑战与实际需求,提供一体化综合创新解决方案,深度
赋能企业,共赢成长,引领行业不断升级。
赛伍技术的具有持续创新和高效的研发能力以及产业化能力赛,先后牵头制定
了《叠层母线排用绝缘胶膜》、《晶体硅太阳电池组件用绝缘背板》两项国家标准。
凭借赛伍的技术领先和市场实绩,赛伍成为背板国标制定的牵头人,表明了其技术
领先的地位。
作为编写组主要起草单位,清华大学苏州汽车研究院具备丰富的标准编写和标
准组织经验。清华大学苏州汽车研究院标准中心是清华大学苏州汽车研究院旗下专
业标准研究咨询服务平台,重点服务新能源汽车、智能网联汽车等领域的技术发展
和测试评价标准体系的建设,促进行业健康发展。在标准研究方面,重点研究汽车
工业、高端制造行业及其他新兴产业的标准体系,与相关标准委员会合作,为产业
发展提供标准支持,为企业提供标准立项编制、咨询和培训服务,以及专利咨询服
务。通过标准项目组织,提升企业形象,树立行业龙头地位。
清华苏州汽车研究院标准化研究中心聘请成波院长、李克强教授等汽车领域知
名专家为顾问,依托中国汽车工程学会、中国汽车技术中心(汽标委)等专业标准
化管理机构,重点为汽车产业新技术提供产品、检测标准化支持和服务。
三、主要试验(或验证)情况分析
7
动力电池信号采集板热压绝缘胶膜是以PET为基材,涂覆胶粘剂制作的绝缘胶
膜,适用于动力电池模组及PACK结构件绝缘、电子料封装绝缘,是一种柔性、高可
靠性的绝缘材料。可以实现电池模组的侧板绝缘、自动化识别、保护电芯、预防电
芯破损导致热失控的功能。动力电池热压绝缘胶膜性能更为优越。
本标准中对用动力电池信号采集板热压绝缘胶膜提出的技术要求根据动力电池
及电动汽车整车对动力电池信号采集板热压绝缘胶膜的强度和性能要求,并考虑动
力电池的实际工况提出的。部分试验结果如下:
3.1吸水率
此项为材料特性,标准中规定的薄膜吸水率大量数据测试值约为0.5%,在充分
考虑了产业上下游以及同行业的综合技术情况,本标准给与了适当放宽到0.6%。测
试数据整理如下:
3.2水汽透过率
本标准要求为10g/(24h·m2)。测试数据整理如下:
8
2.3.3刺穿强度
标准定义刺穿强度下限为300N/mm。测试数据整理如下:
2.3.4热收缩率
MD热收缩率定为≤1.5%,TD热收缩率定为≤1.0%。测试数据整理如下:
9
经电池厂商和整车厂商的试验验证和结果分析,本标准涉及产品的性能先进,
成熟可靠,试验方法稳定,实操性强,完全可满足动力电池信号采集板热压绝缘胶
膜行业的使用需求。
四、标准中涉及专利的情况
无
五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况
薄膜形态的功能性高分子材料目前已广泛应用于智能手机、声学产品、高铁车
辆和智能空调材料等领域,市场需求巨大。上述领域均涉及新科技、新材料、新技
术、新方向的应用,均为国家鼓励发展的行业,发展潜力巨大,为功能性高分子产
品的未来快速发展奠定了坚实的基础在工业胶带材料行业和电子电气材料行业,高
端产品仍为国外大型跨国企业所垄断,导致部分细分市场竞争相对集中;而在诸如
智能手机保护膜等技术相对成熟的市场,国内大量企业参与到市场竞争中,行业竞
争较为激烈。但是随着部分国内企业通过技术创新和积累,在胶粘剂等核心技术方
面已经形成一定优势,并不断涉足工业胶带及电子电气行业的高端产品领域,逐步
降低对高端进口材料的依赖。功能性高分子材料行业属于技术密集型、资金密集型
行业,虽然行业进入门槛较高,但经过快速发展,本行业已成为开放性行业,市场
化程度较高。
热压绝缘胶膜行业作为其中一个重要分支,受到了国家的重视以及扶持,国内
企业积极投身于热压绝缘胶膜行业的发展,加大技术研发投入。
10
热压绝缘胶膜行业属于技术密集型行业,新产品开发具有研发环节多、生产工
艺难度大、生产线自主定制化程度高等特点,对企业生产技术、设备水平、工艺控
制、研发实力、人才素质等因素要求较高,因此热压绝缘胶膜产品附加值较高。
随着先进半导体、新能源汽车、物联网等大批新兴产业不断涌现,同时催生了
大量新型高性能热压绝缘胶膜材料的应用需求,在高分子材料结构设计、配方设计
等多个方面对生产企业提出了更高的要求,下游产业的扩容带动了热压绝缘胶膜需
求的强劲增长。国家对热压绝缘胶膜材料行业的政策支持及其下游产业的需求将推
动多个应用领域先进热压绝缘胶膜产业的快速发展。就热压绝缘胶膜而言,随着下
游客户对产品质量的稳定性和交货速度等要求不断提高,对企业的工艺设计、生产
线自主定制与调试、产品的良率、生产应变能力等提出了更严格的要求
标准的发布将有助于动力电池热压绝缘胶膜企业在研发水平、工艺技术和生产
管理等方面提升要求,坚持高标准、严要求的产品研发、生产理念,以控制产品质
量风险。满足下游汽车零部件生产商轻量化的配套需求,同时有利于头部企业将“卡
脖子“关键技术攻关作为科技创新的主攻方向,以“补短板”、“替进口”、“深
度国产”为主要抓手,促进车用胶膜行业上下游加强前瞻性、原创性的产品研究和
应用研究,保障国内先进材料的安全、稳定自给自足;通过质量提升,避免采用低
价战略抢夺市场,促进企业生产规模的扩大,市场的开拓,加快企业品牌
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