筑牢新能源汽車安全基石--- 銅材料的作用（上）

　　2026年7月1日，強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》(GB38031-2025)將正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)在GB38031-2020基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面升級(jí)，尤其在熱失控防護(hù)、機(jī)械安全、電氣安全等方面提出了更為嚴(yán)苛的要求。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施不僅是安全監(jiān)管的加碼，更將深刻推動(dòng)動(dòng)力電池系統(tǒng)在材料選擇上的技術(shù)革新。其中，具有卓越物理與化學(xué)特性的銅材料，憑借其在安全性與可靠性上的多重優(yōu)勢(shì)，有望在滿足新規(guī)、提升電池系統(tǒng)安全性能的過程中發(fā)揮不可替代的關(guān)鍵作用。

　　GB38031-2025：安全要求全面升級(jí)的核心聚焦

　　新標(biāo)準(zhǔn)的核心升級(jí)點(diǎn)直指動(dòng)力電池安全的“痛點(diǎn)”與“難點(diǎn)”。首先，熱失控防護(hù)大幅強(qiáng)化，要求電池單體發(fā)生熱失控后，系統(tǒng)必須能阻止火勢(shì)在24小時(shí)（原標(biāo)準(zhǔn)為5分鐘）內(nèi)蔓延至相鄰電池包或乘員艙，堪稱“史上最嚴(yán)”熱蔓延控制要求。其次，結(jié)構(gòu)安全要求提升，對(duì)振動(dòng)、機(jī)械沖擊、擠壓、跌落等測(cè)試條件進(jìn)行了細(xì)化和加嚴(yán)，強(qiáng)調(diào)電池包在極端工況下的結(jié)構(gòu)完整性。此外，電氣安全更趨完善，對(duì)絕緣電阻、電位均衡、過流保護(hù)、短路防護(hù)等提出了更細(xì)致的要求，嚴(yán)防電氣故障引發(fā)次生災(zāi)害。還有，系統(tǒng)層級(jí)安全獲得凸顯，更強(qiáng)調(diào)電池包乃至整車層級(jí)的集成安全設(shè)計(jì)，而非僅關(guān)注單體或模組。

　　這些升級(jí)點(diǎn)共同指向一個(gè)核心目標(biāo)：通過設(shè)計(jì)、材料和工藝的優(yōu)化，從源頭上提升動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全水平和長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性。

　　銅材性能優(yōu)勢(shì)：構(gòu)筑電池系統(tǒng)安全防線的必然之選。

　　在滿足GB38031-2025嚴(yán)苛要求的技術(shù)路徑中，銅材料因其一系列獨(dú)特的物理化學(xué)特性，成為提升電池系統(tǒng)安全性與可靠性的理想選擇，尤其體現(xiàn)在以下關(guān)鍵領(lǐng)域：

　　銅材料卓越的導(dǎo)電性與低電阻奠定了電氣安全與低發(fā)熱基石。 銅是除銀外導(dǎo)電性最好的金屬（電導(dǎo)率約58 MS/m，是鋁的1.6倍）。在相同載流量下，銅導(dǎo)體的電阻遠(yuǎn)低于鋁。

　　銅材料卓越的導(dǎo)電性與低電阻能夠顯著提升系統(tǒng)的安全性。首先是降低焦耳熱，根據(jù)焦耳定律，低電阻意味著在相同工作電流下，銅連接點(diǎn)、匯流排、極柱等關(guān)鍵部位的發(fā)熱量顯著降低。國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究結(jié)果都顯示，銅連接系統(tǒng)在持續(xù)大電流工況下的溫升可比鋁系統(tǒng)低15-25%。這直接降低了因局部過熱引發(fā)熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，是應(yīng)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛熱管理要求的有效手段。

　　另一面，銅材料卓越的導(dǎo)電性與低電阻能夠提升能效與穩(wěn)定性。低損耗意味著更高的能量利用效率，同時(shí)減少因溫升帶來的材料老化、接觸電阻增大等性能惡化風(fēng)險(xiǎn)，提升長(zhǎng)期運(yùn)行的電氣穩(wěn)定性。

　　銅材料卓越的導(dǎo)電性與低電阻還為電池系統(tǒng)的可靠性提供更多保障。 穩(wěn)定的低電阻特性確保了電池系統(tǒng)在整個(gè)生命周期內(nèi)電氣連接的可靠性和一致性，降低因接觸不良導(dǎo)致電弧、過熱、甚至起火的風(fēng)險(xiǎn)。

　　優(yōu)異的導(dǎo)熱性：助力高效熱管理與熱失控防控

　　銅的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)401 W/(m·K)，遠(yuǎn)高于鋁（約237 W/(m·K)）和鋼材。從安全性角度出發(fā)，銅材料良好的導(dǎo)熱性能夠促進(jìn)熱量均勻分布。 在電池模組內(nèi)部，銅制的匯流排、連接片能更快速地將電池單體產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去，避免局部熱點(diǎn)形成，延緩熱失控觸發(fā)。

　　另一方面，銅材料具有增強(qiáng)熱失控蔓延的阻隔能力。在需要設(shè)置物理防火隔斷或?qū)崧窂降年P(guān)鍵區(qū)域，采用銅箔或銅基復(fù)合材料，可以利用其高導(dǎo)熱性快速將失控單體的熱量橫向?qū)С觯乐篃崃窟^度集中引燃相鄰單元，為滿足“24小時(shí)熱蔓延”要求提供重要材料支撐。初步的模擬測(cè)試表明，在關(guān)鍵熱傳導(dǎo)路徑引入高導(dǎo)熱銅層，可將熱失控蔓延時(shí)間延長(zhǎng)30%以上。

　　銅材料杰出的機(jī)械性能與延展性：保障結(jié)構(gòu)完整與抗疲勞

　　銅具有良好的強(qiáng)度、優(yōu)異的延展性（伸長(zhǎng)率可達(dá)45%以上）和抗疲勞性能，這對(duì)于提升新能源汽車整體的安全與可靠性具有顯著的作用。

　　在抗振動(dòng)與沖擊場(chǎng)景中，電池系統(tǒng)需要持續(xù)承車輛行駛過程中發(fā)生的振動(dòng)和沖擊。銅連接件（如軟連接）因其優(yōu)異的延展性和抗疲勞性，能更好地吸收應(yīng)力、抵抗形變和斷裂，確保電氣連接的長(zhǎng)期可靠，避免因機(jī)械失效導(dǎo)致的短路、斷路。這對(duì)于滿足新標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)的振動(dòng)和機(jī)械沖擊測(cè)試至關(guān)重要。

　　在極端碰撞或擠壓情況下，銅材的塑性能有效吸收擠壓與跌落情況下受到的外部沖擊能量，降低關(guān)鍵線路連接失效的可能性，為乘員逃生或救援爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。

　　銅材料還具有很高的連接可靠性。 良好的延展性使銅在連接（如焊接、壓接）時(shí)能形成更緊密、更可靠的界面，降低接觸電阻，減少長(zhǎng)期使用中因松動(dòng)、蠕變導(dǎo)致的失效風(fēng)險(xiǎn)。

　　出色的穩(wěn)定性和耐腐蝕性：確保持久可靠運(yùn)行

　　銅在空氣中能形成致密的氧化膜，具有優(yōu)異的抗氧化和耐一般電化學(xué)腐蝕能力（尤其在弱酸/弱堿環(huán)境中優(yōu)于鋁）。銅不易與其他金屬形成高阻抗的腐蝕產(chǎn)物。

　　抑制接觸電阻劣化： 電池系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，存在電解液蒸汽、溫濕度變化等。銅連接點(diǎn)能長(zhǎng)期保持較低的、穩(wěn)定的接觸電阻，避免因腐蝕導(dǎo)致電阻激增、發(fā)熱量劇增的風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)的專項(xiàng)研究指出，銅鋁連接點(diǎn)是電池系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠性的薄弱環(huán)節(jié)之一，鋁的腐蝕問題更為突出。

　　延長(zhǎng)使用壽命： 優(yōu)異的耐腐蝕性保障了銅質(zhì)部件在電池全生命周期內(nèi)的功能完整性，減少因腐蝕失效導(dǎo)致的維護(hù)和更換需求，提升系統(tǒng)整體可靠性。

　　電位均衡穩(wěn)定性： 銅在電池系統(tǒng)電位均衡網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用，其穩(wěn)定性有助于維持整個(gè)系統(tǒng)電位的長(zhǎng)期均衡，防止因電位差過大引發(fā)的電化學(xué)腐蝕加速。

　　（未完待續(xù)）