陶瓷在新能源汽车上的应用有哪些?
能源短缺, 环境污染, 气候变暖等因素共同促成了新能源汽车的兴起. 材料工业是现代工业的基石, 而在新能源汽车行业, 各种先进材料的应用也是支撑整个产业的基础. 这里, 我们将了解在新能源汽车智能化进程中发挥越来越重要作用的陶瓷材料.
陶瓷基板
在新能源汽车核心电机驱动中, 使用SiC MOSFET器件会带来 5% 到 10% 比传统的硅 IGBT 更耐用, 并将在未来逐步取代Si IGBT. 然而, SiC MOSFET芯片面积小，对散热要求高. 陶瓷覆铜板是铜-陶瓷-铜的复合材料 “三明治” 结构. 具有散热好等特点, 高绝缘, 机械强度高, 陶瓷的热膨胀和芯片匹配, 以及无氧铜载流能力强的特点, 良好的焊接和粘接性能, 和高导热性. 几乎成为SiC MOSFET在新能源汽车领域应用的必选项.
氮化硅陶瓷基板具有优良的散热能力和高可靠性, 是SiC MOSFET模块的关键封装材料之一. 它已被用于电动汽车, 航空航天等领域.
陶瓷继电器
电控技术是衡量新能源及节能电动汽车发展水平的重要指标. 高压直流陶瓷继电器是电控系统的核心部件. 高压直流真空继电器, 在由金属和陶瓷密封的真空室中, 陶瓷绝缘体在动触头组件和推杆之间滑动, 使动触点和静触点, 无论处于任何导通或断开状态, 与磁轭铁片组成的磁路系统保持良好的电绝缘, 继电器的铁芯和其他零件, 从而保证继电器在切换直流高压负载时的分弧能力, 电弧是汽车自燃的主要原因. 只有继电器产品 “无电弧” 连接和断开可以从根本上解决问题 “自燃”.
陶瓷保险丝
保险丝是电路过流保护的装置. 操作过程中, 保险丝串联在电路中, 并且负载电流流过保险丝. 电路短路或过载时, 过电流的热效应会使熔体熔化汽化产生断裂, 并且断裂会产生弧形. 熔断器通过熄灭电弧来切断故障电路, 从而起到电路保护的作用.
汽车保险丝分为两部分: 低压和高压. 高压保护主要适用于新能源汽车. 应用电压一般为60VDC-1500VDC, 主要是电源保险丝 (新能源汽车高压熔断器) 保护主电路和辅助电路. 随着新能源汽车市场进入后补贴时代, 个人消费需求推动新能源汽车高压平台化, 以及快速充电等高压领域的安全要求, 马达, 动力装置, 等等. 不容忽视. 熔断器在稳定性和过流响应方面的快速分断能力将在新能源汽车快速增长的情况下维持需求的快速增长.
片状多层陶瓷电容器
片状多层陶瓷电容器 (多层陶瓷电容器), 作为。。而被知道 “电子工业大米”, 是世界上最大的无源电子元件之一. 几乎所有的消费电子产品都使用 MLCC 组件. 与传统车辆相比, 电动汽车电子化水平大幅提升. 来自新的电子控制和电池管理系统, 从影音娱乐系统到ADAS系统再到全自动驾驶系统, 汽车电子化水平的提高极大促进了MLCC的增长.
陶瓷轴承
在新能源汽车, 陶瓷轴承的应用已成趋势. 新能源汽车对汽车轴承提出更多新要求. 第一的, 电机轴承比传统轴承具有更高的转速, 并要求材料具有较低的密度和相对较高的耐磨性; 同时, 因为电机的交流电引起周围电磁场的变化, 需要更好的绝缘以减少轴承放电引起的电腐蚀; 第三, 轴承滚珠表面要求更光滑，磨损更少. 陶瓷球具有密度低的特点, 高硬度和耐摩擦性, 适用于高速旋转工况. 在高温领域, 强磁高真空, 陶瓷球是不可替代的.
碳陶瓷刹车盘
碳陶瓷 (C/C-碳化硅) 复合材料是在碳/碳复合材料的基础上发展起来的一种新型刹车片材料. 该材料由准维碳纤维整体针刺毡作为骨架增强层和沉积碳组成, SiC和残硅为基体. 这种材料结合了碳纤维和多晶碳化硅的物理特性, 并具有高温稳定性的特点, 高导热性, 高比热, 等等.
此外, 碳陶瓷刹车具有轻便耐磨的特点, 不仅延长了刹车盘的使用寿命, 也避免了负载引起的所有问题. 据研究, 一对碳陶瓷刹车盘与相同尺寸的灰铸铁刹车盘相比，可使车辆悬架系统的重量减轻20kg. 用于电动汽车, 可增加约50公里的续驶里程. 在电动化趋势下, 新能源汽车产业智能化、高端化, 碳陶瓷制动系统可显着提高车辆响应速度并缩短制动距离, 有望成为线路控制的最佳执行器, 可以说是未来电动车的关键轻量化部件.
动力电池陶瓷密封连接器
动力电池陶瓷密封连接器是新能源电动汽车的重要组成部分. 用于新能源电动汽车动力电池盖板与极柱之间形成密封导电连接.
陶瓷具有优良的电绝缘性和机械强度. 在电子行业中越来越多地使用陶瓷密封件作为密封件. 最近几年, 龙头电池企业逐渐将普通塑料密封圈换成陶瓷密封圈
动力电池陶瓷隔膜
聚烯烃膜是目前的主流膜, 但其热稳定性较差. 聚丙烯的熔点 (聚丙烯) 和聚乙烯 (聚乙烯) 是 165 ℃和 135 ℃分别, 会造成安全隐患, 因为在高温下, 隔膜会收缩或熔化, 导致内部短路, 起火甚至爆炸.
鉴于这种情况, 采用多种方法提高隔膜的热稳定性. 在PP或PE膜片上涂一层无机陶瓷颗粒被认为是最有效和最经济的方法. 陶瓷材料提供高耐热性, 而粘合剂提供附着力以保持涂层和整个复合隔膜的结构完整性. 一方面, 由于改进的热稳定性, 这种陶瓷涂层隔膜可以通过防止高温短路来有效提高锂离子电池的安全性; 另一方面, 陶瓷涂层膜对电解液和正负极材料具有良好的润湿和吸液能力, 大大提高了电池的性能和使用寿命. 常见的陶瓷材料有α－氧化铝, 勃姆石, 二氧化硅, 氧化铈, MgAl2O4, 氧化锆, 二氧化钛, 等等.
光学材料
透明陶瓷是指采用陶瓷工艺制备的具有一定透光率的多晶材料, 也称为光学陶瓷. 与玻璃或树脂光学材料相比, 透明陶瓷不仅具有与光学玻璃相同的透光质量, 但也更强, 更难, 更耐腐蚀和耐高温, 并且可以应用于极其恶劣的条件, 并且折射率可以改变. 现在, 业内一些厂商尝试使用透明陶瓷材料作为车载摄像头镜头, 激光雷达窗口材料, 激光光学器件, 等等
