2020年,我们看到许多行业和材料供应商延续了这一趋势,更加重视产品设计和材料选择中的热力学考虑因素。.

电动汽车
(EV)是汽车行业的未来;然而不幸的是,2020年似乎是电动汽车因电池起火而召回的一年。在中国,七家原始设备制造商(OEM)因起火风险召回了10,579辆纯电动汽车(BEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)(时间从1月到10月)。通用汽车召回了68,667辆雪佛兰Bolt,并建议车主不要将车辆停放在住宅附近或车库内,以免发生火灾。这种情况并非仅限于少数几家OEM。业内人士向IDTechEx透露,电动汽车将比传统汽车更安全,但目前几乎所有生产电动汽车的OEM都至少发生过一起严重的起火事故。这些起火原因各不相同,有些是由于电池内部的污染物,有些则是由于散热设计缺陷导致电池过热。无论主要原因是什么,防止电池过热以及检测和控制热失控的重要性日益凸显。

电动汽车的多个方面都需要有效的热管理;其高压电池、牵引电机和电力电子设备都需要特定的温度范围才能最佳运行。如何将这些温度控制融入车厢空调系统也是一个至关重要的环节。近年来,我们看到电动汽车制造商逐渐从被动或强制风冷方式转向水-乙二醇冷却系统。2019年,液冷电池成为电动汽车中最流行的冷却方式,我们预计这一趋势将在2020年继续保持。日产汽车历来是电动汽车风冷技术的倡导者,其Leaf车型就采用了这种技术;然而,新发布的Ariya将采用液冷技术。本田的首款电动汽车Honda于2020年交付,其首批订单均配备了液冷电池组。2020年也是保时捷Taycan全面交付的第一年,该车型配备了800V电池组和先进的液冷系统。.

在车厢供暖方面,燃油车比电动汽车更具优势。燃油发动机产生的余热可用于加热车厢,而电动汽车通常使用简单的电阻式加热器,这会消耗电池电量。热泵能够高效地冷却或加热电池,因此正日益受到重视。通过冷却电池,多余的热量可以输送到车厢加热器;也可以将环境空气中的热量重新导向车厢加热器。日产于2013年率先使用热泵,到2020年,绝大多数新上市的电动汽车都配备了热泵,包括大众、现代、MINI、沃克斯豪尔等品牌的车型。2020年,特斯拉Model Y开始交付,这是特斯拉首款采用热泵的车型。此后,特斯拉宣布2021款Model 3也将配备热泵。.

随着电动汽车市场的快速增长,火灾事故可能会更加频繁,这意味着无论从监管层面还是材料解决方案层面,都需要更加重视消防安全。液冷系统和热泵技术的日益普及表明,制造商们已经认识到热管理的重要性并正在实施相应的解决方案。.

5G
承诺提供惊人的下载速度和极低的延迟通信。首批 5G 智能手机于 2019 年上市,但市场在 2020 年迅速扩张。早期的 5G 手机容易过热,尤其是在温暖气候下使用毫米波时,因此通常会切换到 4G 网络以降低温度。毫米波天线周围材料的使用也给信号传播带来了挑战。这为材料供应商提供了解决这些挑战的机会。导热界面材料 (TIM)、散热器和隔热材料将成为关键市场。近年来,智能手机中越来越多地使用均热板
来改善散热。然而,均热板的未来远非确定,因为一些高端机型仍然使用石墨散热器,原因在于石墨散热器结构更简单、成本更低、重量更轻。例如,2020 年,三星曾大力宣传均热板,但在 Note 20 中却使用了石墨散热器或铜均热板。同样在 2020 年,苹果的首款 5G 手机 iPhone 12 系列全部使用了石墨散热器,而没有采用均热板。

2020年,多款用于5G应用的新型导热材料相继问世。在导热界面材料(TIM)领域,陶氏化学推出了导热系数为6.5 W/mK、键合线厚度达150微米的Dowsil TC-3065导热凝胶,该产品适用于光收发器、固态硬盘和其他网络设备。汉高也发布了其用于5G基础设施的TIM产品组合,包括导热系数为6.0 W/mK的凝胶型Bergquist Liquid-Form TLF 6000HG,以及导热系数为10 W/mK的Bergquist Gap Pad TGP 10000ULM(并计划推出导热系数为12 W/mK的版本)。2020年另一项重要的材料发布是WL Gore公司推出的智能手机隔热材料。这种材料的导热系数比空气低,有助于减少设备表面的热点,而且它还与新型毫米波 5G 天线兼容,可以对抗信号传播。.

随着 5G 的普及,我们看到毫米波频率的利用率不断提高,以实现更高的下载速度和更低的延迟。.

5G 部署的快速增长,尤其是毫米波技术的日益普及,将给智能手机和电信基础设施的热管理市场中的各种材料和组件带来更多挑战和机遇。.

重要收购与合作:
2020年10月,霍尼韦尔收购了总部位于内华达州的Rocky Research公司。Rocky Research是热能、能源和电源管理解决方案领域的领先企业。此次收购将使霍尼韦尔能够显著扩展其在航空航天市场的热材料产品组合。Rocky Research此前已获得多项重要合同,为美国国防部和国土安全部提供支持。

Rex Materials Group (RMG) 于 2020 年 6 月被 Unifrax 收购。Unifrax 是一家提供高性能特种材料的公司,产品应用于热管理、排放控制、电池、特种过滤和消防等领域,其投资方为 Clearlake Capital Group, LP。RMG 的加入进一步丰富了 Unifrax 的高温工程热组件产品组合。.

2020年10月,CAVU集团收购了Latent Heat Solutions, LLC (LHS)。CAVU是热管理和温度控制解决方案领域的领先企业。LHS为商用电池储能系统提供热管理系统,并为热敏元件提供温度稳定性解决方案。LHS的技术包括使用相变材料(PCM),有助于防止电池单元发生热失控。此次合并预计将增强CAVU在创新材料、工程和生产方面的能力。.

KULR Technology Group, Inc.宣布与空中客车公司建立合作伙伴关系,为其在航空航天领域的锂离子电池提供被动式抗热失控电池设计解决方案。KULR的技术包括防止热失控和内部短路。KULR的设计采用了一种套筒状的屏蔽层,将各个电芯、碳纤维芯和液体冷却剂隔离开来。.

概括

2020年不仅展现了制造商持续致力于更高效的热管理,也使电动汽车起火和召回、智能手机过热等问题成为公众关注的焦点。不断扩大的热材料市场为各种应用提供了丰富的机遇,并将在未来几年继续快速增长。从2021年开始,热管理面临的压力将持续增加,而这一挑战将通过工程和材料解决方案在不断扩展的应用领域中得到应对。.