使用柔性加熱器的電動車電池熱管理：您需要知道的事

電動車（EV）依賴對溫度變化極為敏感的鋰離子電池。在低溫環境中，電池容量與充電效率會顯著下降，導致續航里程與性能降低。為了解決此問題，EV 電池熱管理系統會調節電池溫度，以維持最佳運作條件。柔性加熱器是這些系統的關鍵元件，可直接向電池組提供快速且均勻的加熱，確保安全可靠的運作並延長電池壽命。

熱如何影響 EV 電池？

溫度在 EV 電池的效率與壽命中扮演關鍵角色。鋰離子電池的理想運作溫度為 20°C 至 40°C。當溫度低於此範圍時，電化學反應變慢，電解液變稠，離子移動性降低，進而限制放電容量與行駛里程。在 0°C 以下充電可能導致鋰金屬在陽極析出，造成永久性容量損害並增加內部短路的風險。低溫還會提高內阻，降低功率輸出並產生不必要的熱量。

在另一極端，超過 45°C 的過熱會加速電池老化並可能引發熱失控。因此，將柔性加熱器納入有效的熱管理系統，對於維持最佳溫度、保障性能並延長電池壽命至關重要。

柔性加熱器如何運作？

柔性加熱器透過嵌入柔性基材中的薄型電阻元件，將電能轉換為熱能。當應用於 EV 電池組時，它們能均勻分佈熱量，使電芯維持在理想溫度區間（約 20–40°C）。

這些加熱器通常由車輛的電池管理系統（BMS）或專用恆溫器控制，可實現：

• 預熱：在充電前加熱電池，提高效率並縮短充電時間。

• 溫度維持：在寒冷天氣行駛時穩定電池溫度。

• 電池保護：防止鋰金屬析出等不可逆的低溫損害。

柔性加熱器結構與客製化選項

典型的 EV 電池柔性加熱器包含：

• 絕緣層：由聚醯亞胺（PI）或矽膠製成。

￮ 聚醯亞胺可承受 -200°C 至 +300°C，具備優異的電氣絕緣性與耐化學性，且超薄（0.1–0.3 mm），適合空間受限的電池組。

￮ 矽膠較厚，但提供更佳的柔韌性、機械強度及防潮、耐化學與抗振性能，適合惡劣環境。

• 加熱元件：通常由黃銅、不鏽鋼或鐵鉻鋁（FeCrAl）等金屬合金製成，可根據電池熱需求提供穩定且精確的加熱。優化元件材料選擇不僅確保熱效率，亦能在 EV 運行條件下保持長期穩定性。

為您的 EV 電池選擇合適的柔性加熱器

• 運作溫度範圍：必須符合當地氣候與電池規格。

• 加熱功率密度：功率密度越高，升溫越快，但耗能也更高。

• 電壓相容性：確保與 EV 系統電壓匹配，以保障安全運作。

• 材料選擇：PI 加熱器適合薄型、精確、節省空間的應用；矽膠加熱器適合嚴苛、耐用的需求。

• 安裝限制：加熱器的尺寸、形狀與安裝方式應符合電池組設計。

• 選配功能：背膠、護線套、焊點密封、整合感測器與恆溫器。

因客戶需求各異，訂購選項通常包含玻璃纖維護套與多種背膠選擇。

背膠

為簡化加熱器在電池組上的安裝，許多用戶選擇具背膠的柔性加熱器。JLCPCB 柔性加熱器提供多種 3M 膠選項，包括 3M 8448A、3M 468MP、3M 55236、Crown 513，這些膠在耐溫性與厚度上有所不同。客戶通常選擇在無導線側背膠，以避免干擾焊點。

導線保護：玻璃纖維護套

連接加熱器與電池系統的導線需要有效保護，以確保安全性與壽命。玻璃纖維護套（亦稱陶瓷或高溫纖維護套）常被用於此目的。它們具備優異的耐高溫性與隔熱性，可保護導線免受電池運作時產生的熱量影響。

此外，這些護套具阻燃與電絕緣特性，可降低短路風險。其強大的耐化學性可抵禦潛在的電池電解液洩漏（包括酸與鹼）。機械上，玻璃纖維護套高度耐用，具耐磨性，並能承受電動車環境中常見的持續振動與摩擦。它們亦提供經濟高效的導線保護方案，有助防止損壞並延長電池線束的整體壽命。

焊點保護：灌膠 vs. 矽膠墊密封（壓縮封裝）

當需要接線時，JLCPCB 柔性加熱器提供點膠與矽膠墊密封，以滿足不同的機械與環境需求。

• 點膠：增強焊點強度與絕緣性，但較脆弱。

• 矽膠墊密封：適用於需接線或長期處於潮濕或腐蝕環境的柔性加熱器，提升防水、耐腐蝕性，確保耐用與可靠。

安裝選項：柔性加熱器的放置位置與方式

在新能源車鋰電池組中，柔性加熱器通常有三種安裝方式：模組側面、側面與底部同時，以及電池間隙內。模組側面安裝可再分為單面與雙面安裝。

在相同總功率下，三種安裝方式的加熱時間基本相近，且隨加熱功率增加而縮短。然而，同時在電池側面與底部安裝加熱器，可有效降低加熱膜的平均溫度，從而提升使用安全性。

結論

將 EV 鋰電池溫度維持在最佳範圍內，對於最大化容量、安全性與壽命至關重要。無論是聚醯亞胺或矽膠材質，柔性加熱器都能提供高效且可客製化的解決方案，實現快速預熱與可靠的熱調節。其輕薄的外形與電池管理系統的無縫整合，使其成為 EV 電池熱管理中不可或缺的元件。