Почему 2025 год пересмотрит системы теплового управления для двухполярных батарей: революционные технологии, рост рынка и инновации, которые изменят следующие 5 лет

Исполнительное резюме: Рынок 2025 года и ключевые выводы
Введение в системы теплового управления двухполярных батарей
Последние технологические инновации и патенты (2024–2025)
Ключевые игроки и стратегические альянсы (с официальными источниками компаний)
Текущий и прогнозируемый размер рынка: Прогнозы на 2025–2030 годы
Регуляторные тенденции и отраслевые стандарты (на основе официальных организаций)
Критические проблемы: безопасность, эффективность и масштабируемость
Появляющиеся приложения: автомобилестроение, хранение энергии и не только
Будущие перспективы: НИОКР и материалы следующего поколения
Стратегические рекомендации для заинтересованных сторон (2025–2030)
Источники и ссылки

Исполнительное резюме: Рынок 2025 года и ключевые выводы

Рынок систем теплового управления для двухполярных батарей готов к значительному развитию и адаптации в 2025 году, чему способствует ускоренное внедрение передовых архитектур батарей в электрических транспортных средствах (ЭТ), стационарных системах хранения энергии и высокомощных промышленных приложениях. Двухполярные батареи — это батареи, характеризующиеся компактным, высокоплотным укладкой электродов — вводят уникальные проблемы и возможности для теплового управления по сравнению с обычными форматами с цилиндрическими или плоскими ячейками. По мере того как отрасль переходит к более высоким плотностям энергии и более быстрым скоростям зарядки, эффективные системы теплового управления (TMS) все больше признаются критически важными для безопасности, производительности и долговечности.

В 2025 году ведущие производители батарей и автомобильные OEM продолжают уделять первоочередное внимание исследованию и внедрению инновационных решений TMS, адаптированных к требованиям двухполярных конфигураций. Ожидается, что такие компании, как Panasonic Corporation и Toshiba Corporation, которые обладают оригинальным опытом в области передовых технологий литий-ионных батарей, расширят свои усилия по оптимизации стратегий охлаждения для двухполярных модулей, сосредоточив внимание на плитах жидкостного охлаждения, материалах с фазовым переходом и интегрированных теплоразделителях. Ожидается, что автомобильный сектор, возглавляемый такими крупными игроками, как Nissan Motor Corporation и Honda Motor Co., Ltd., примет батареи следующего поколения для гибридных и подключаемых гибридных моделей, где быстрая уравниловка температуры и локальное снижение температуры являются первоочередными вопросами.

Предотвращение теплового разбега остается основной проблемой, при этом регулирующие и отраслевые стандарты развиваются, чтобы учитывать специфические риски, связанные с плотно упакованными высокотоковыми двухполярными конструкциями. Основные поставщики ячеек батарей, включая GS Yuasa Corporation, инвестируют в проверку безопасности и интеграцию на уровне системы, используя свой опыт из развертывания в сетевом масштабе и в автомобильной сфере в Азии и Европе. Тем временем, системные интеграторы и поставщики первого уровня тесно сотрудничают с OEM для разработки модульных, масштабируемых платформ TMS, которые могут быть адаптированы к разнообразным геометриям и профилям мощности двухполярных батарей.

Перспективы на ближайшие несколько лет предполагают резкое увеличение пилотного развертывания и коммерческих запусков, особенно на рынках, подчеркивающих быструю зарядку и высокую эффективность хранения энергии. Ожидается, что регион Азиатско-Тихоокеанского региона, возглавляемый Японией и Южной Кореей, останется на переднем крае как в области ячейк, так и в инновациях TMS, в то время как европейские и североамериканские производители наращивают локальное развитие в ответ на цели электрификации и локализации цепочки поставок. Когда требования к производительности становятся более строгими и безопасность при эксплуатации выходит на первый план, интеграция передовых датчиков, предсказательных алгоритмов и мониторинга в реальном времени в системы TMS для двухполярных батарей становится стандартным практическим применением.

Таким образом, 2025 год станет годом, когда рынок систем теплового управления для двухполярных батарей перейдет от ранних инноваций к практическому, широкомасштабному внедрению, где лидеры в данной отрасли будут использовать свои технические знания и масштабы производства, чтобы решать развивающиеся требования к производительности и безопасности сектора.

Введение в системы теплового управления двухполярных батарей

Системы теплового управления для двухполярных батарей стали критически важным фокусом в эволюции передовых технологий батарей, особенно поскольку отрасли стремятся максимизировать производительность, безопасность и долговечность в электрических транспортных средствах, стационарном хранении и высокомощных приложениях. Архитектура двухполярных батарей — когда ячейки укладываются с общими коллектерами тока — предлагает преимущества, такие как более низкое внутреннее сопротивление, компактные размеры и повышенная плотность энергии. Однако эти плотно упакованные конструкции представляют собой уникальные тепловые задачи по сравнению с традиционными призмой или цилиндрической конструкцией модулей, что требует инновационных стратегий теплового управления.

На 2025 год коммерческое развертывание двухполярных батарей продолжается, при этом ведущие производители ячеек батарей и автомобильные OEM инвестируют как в пилотные, так и в увеличенные производственные линии. Например, Panasonic Corporation и Toyota Motor Corporation сотрудничают над разработкой литий-ионных батарей с двухполярной архитектурой для гибридных и электрических автомобилей, при этом последние интегрируют такие батареи в избранные модели. Эти усилия подчеркивают растущую потребность в точном отводе тепла и однородности температуры для предотвращения теплового разбега, уменьшения потери емкости и деградации производительности.

Решения по тепловому управлению, находящиеся на активном этапе исследования и внедрения в 2025 году, включают передовые каналы жидкостного охлаждения, встроенные в двухполярные укладки, тепловые трубки, материалы с фазовым переходом и принудительное воздушное охлаждение. Такие компании, как DENSO Corporation, сосредоточены на разработке компактных конструкций теплообменников, подходящих для уникальной геометрии двухполярных батарей, в то время как Robert Bosch GmbH продолжает усовершенствовать интегрированные системы управления батареей (BMS) с тепловыми датчиками и предсказательными алгоритмами для реального времени термического баланса.

Потребность в эффективных, масштабируемых решениях дополнительно подчеркивается целями электрификации, установленными автопроизводителями и поставщиками сетевого хранения. Поскольку целевые показатели плотности энергии растут — часто превышая 300 Втч/кг для батарей следующего поколения — тепловое управление становится ключевым фактором для сертификаций безопасности и гарантий. Отраслевые консорциумы, такие как Международное энергетическое агентство, а также батарейные альянсы также способствуют продвижению стандартов и лучших практик для теплового управления в двухполярных конфигурациях.

Смотрим в будущее, ожидается рост инвестиций в НИОКР, при этом в ближайшие несколько лет, вероятно, на рынке появятся новые материалы (такие как полимеры и гели с высокой теплопроводностью), более эффективные архитектуры охлаждения и цифровые двойники для предсказательного теплового моделирования. Перспективы для систем теплового управления двухполярных батарей будут характеризоваться быстрой инновацией и увеличенным вниманием со стороны регулирующих органов, поскольку заинтересованные стороны стремятся раскрыть весь потенциал этой многообещающей батарейной конструкции, обеспечивая при этом надежную эксплуатационную безопасность.

Последние технологические инновации и патенты (2024–2025)

В 2025 году пейзаж систем теплового управления для двухполярных батарей быстро развивается, движимый необходимостью повысить безопасность, долговечность и производительность, особенно для электрических транспортных средств (ЭТ), сетевых хранилищ и высокомощных приложений. Двухполярные архитектуры батарей, характеризующиеся компактной укладкой ячеек с общими коллекторами тока, обеспечивают повышенную плотность энергии, но представляют уникальные проблемы для теплового управления из-за возникновения высокой локализованной теплотворности и потенциальных тепловых градиентов по всей укладке.

Недавние технологические прорывы сосредоточены на передовых методах охлаждения, адаптированных для двухполярного формата. В частности, производители переходят от традиционного воздушного охлаждения к прямому жидкостному и погружаемому охлаждению, чтобы устранить горячие точки и обеспечить равномерное распределение температуры. Panasonic Corporation, ведущий поставщик в области технологий литий-ионных батарей, объявила о продолжающемся развитии эксклюзивных охладительных пластин, интегрированных непосредственно в двухполярные модули, направленных на поддержание оптимальной работы при условиях быстрой зарядки и высоких разрядах.

Активность в области патентов в 2024–2025 годах продемонстрировала резкий рост новых материалов интерфейса тепла (TIMs) и решений для теплопередачи. Компании, такие как LG Energy Solution, подают заявки на патенты на гибкие высокопроводящие TIM, созданные специально для интерфейса между двухполярными электродами и охлаждающими каналами, снижая межфазное сопротивление и повышая надежность всей системы. Кроме того, Toshiba Corporation активно использует материалы с фазовым переходом (PCMs), встроенные в рамы модулей, способные поглощать временные тепловые пики во время быстрых циклических событий — критический фактор для безопасности новых поколений батарей ЭТ.

Интеграция с интеллектуальными системами управления батареями (BMS) является еще одной областью инноваций, использующей тепловое моделирование в реальном времени и предсказательную диагностику. Samsung SDI сообщила о достижениях в области модулей с двухполярными ячейками, оснащенными датчиками, позволяющими активно осуществлять тепловое картирование и динамическую настройку потока охлаждающей жидкости для предотвращения деградации ячеек и минимизации рисков теплового разбега.

Прогнозы по отрасли на ближайшие несколько лет предполагают увеличение подачи патентов и сотрудничества между OEM и специалистами по батареям для дальнейшего совершенствования этих систем. Автомобильные гиганты, такие как Toyota Motor Corporation, ведут совместные разработки с поставщиками батарей для создания батарей следующего поколения с интегрированным тепловым управлением как для гибридных, так и для полностью электрических платформ. Учитывая жесткие стандарты безопасности и ожидания потребителей относительно быстрой зарядки, коммерциализация этих инноваций ожидается в ускорении, при этом пилотные развертывания в коммерческих ЭТ и стационарных хранилищах планируются к 2026 году.

В целом, слияние передовых методов охлаждения, новых материалов и интеллектуального теплового управления задает тон для более безопасных, надежных и высокопроизводительных двухполярных батарей в ближайшем будущем.

Ключевые игроки и стратегические альянсы (с официальными источниками компаний)

Пейзаж систем теплового управления для двухполярных батарей испытывает значительную стратегическую активность, поскольку сектор отвечает на растущее применение батарей следующего поколения в электрических транспортных средствах (ЭТ), стационарном хранении и промышленных приложениях. Ключевые игроки используют альянсы, внутренние инновации и технологические партнерства для решения строгих требований к тепловому управлению двухполярных батарей, которые значительно отличаются от обычных форматов из-за более высоких плотностей тока и компактных размещений.

Среди лидеров отрасли Panasonic Corporation продолжает инвестировать в передовые технологии батарей, включая двухполярные конструкции для автомобильной и стационарной энергетики. Сотрудничество Panasonic, особенно с производителями автомобилей, активно включает разработку интегрированных систем теплового управления, направленных на обеспечение безопасности и долголетия батарей с высокой плотностью энергии.

Точно так же Toshiba Corporation делает успехи в коммерциализации литий-ионных двухполярных батарей, сосредоточив внимание на масштабируемости и термальной стабильности этих систем. Недавние достижения Toshiba включают эксклюзивные технологии охлаждения, адаптированные к уникальной архитектуре двухполярных ячеек, как показано в их публичных технологических брифингах и объявлениях о партнерстве с японскими производителями автомобилей.

В Европе Robert Bosch GmbH выделяется своей активной ролью в разработке модулей теплового управления, оптимизированных для новых форматов батарей, включая двухполярные конфигурации. Исследовательские и опытные разработки Bosch акцентируют внимание на модульных системах жидкостного охлаждения, которые могут быть адаптированы к плотной укладке двухполярных ячеек, функция, которая привлекает стратегические партнерства как с устоявшимися автопроизводителями, так и с новыми стартапами ЭТ.

Китайская компания Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL) также заявила о своем намерении возглавить этот сегмент, представив демонстрационные проекты и пилотные производственные линии для передовых двухполярных батарей. Подход CATL интегрирует новые материалы для отвода тепла и интеллектуальные системы управления, компания также объявила о нескольких альянсах с поставщиками электрических автобусов и сетевого хранения для испытания и refinement этих решений теплового управления в реальных условиях.

Стратегические альянсы также подтверждаются совместными предприятиями между производителями батарей и системными интеграторами. Например, сотрудничество между Panasonic Corporation и глобальными брендами автомобилей, а также между Robert Bosch GmbH и европейскими ЭТ-консорциями, способствует совместной разработке надежных, масштабируемых систем теплового управления, специально предназначенных для двухполярных архитектур.

Смотрим вперед к 2025 году и далее, сектор ожидает интенсификации сотрудничества между производителями ячеек, специалистами по тепловым системам и OEM, поскольку спрос на высокопроизводительные, безопасные и долговечные двухполярные батареи будет расти. Конкуренция формируется способностью предоставлять интегрированные решения, которые балансируют эффективность теплового управления с возможностями производства, отмечая теплообмен как стратегический дифференциатор в развивающейся экосистеме батарей.

Текущий и прогнозируемый размер рынка: Прогнозы на 2025–2030 годы

Рынок систем теплового управления для двухполярных батарей готов к существенному росту с 2025 по 2030 годы, что обусловлено быстрым развитием технологий батарей и увеличением внедрения электрических транспортных средств (ЭТ), систем хранения энергии (ESS) и высокомощных промышленных приложений. Двухполярные архитектуры батарей, которые предлагают значительные улучшения в плотности энергии, выходной мощности и эффективности упаковки, набирают популярность, что требует таких же инновационных решений для теплового управления, чтобы смягчить риски теплового разбега и продлить срок эксплуатации.

Ведущие производители батарей и системные интеграторы, такие как Panasonic Corporation, LG Energy Solution, Toshiba Corporation и Hitachi, Ltd., все больше инвестируют в передовые конструкции двухполярных батарей и связанные с ними технологии теплового управления. Эти компании разрабатывают интегрированные системы, которые сочетают жидкостное охлаждение, материалы фазового перехода и передовые радиаторы для решения уникальных тепловых профилей двухполярных конфигураций. Например, Panasonic Corporation продемонстрировала усилия по улучшению безопасностиBattery и эффективности батарей за счет улучшения материалов теплового управления и разработки интерфейсов тепла в батареях следующего поколения.

С точки зрения размера рынка, внедрение технологий двухполярных батарей в высокоростущие сектора, такие как ЭТ, тяжелый транспорт и стационарное хранение, должно ускорить потребность в сложных системах теплового управления. Участники ожидают годовой темп роста (CAGR) на уровне двузначных цифр для этого сегмента рынка, поскольку производители оригинального оборудования (OEM) и поставщики первого уровня усиливают акцент на надежности, быстрой зарядке и безопасности. LG Energy Solution и Toshiba Corporation активно поставляют батареи для автомобилей, где тепловое управление является критическим конкурентным дифференциатором.

Рост поддерживается регуляторным давлением на улучшение стандартов безопасности и производительности батарей, особенно в крупных грузовых и сетевых приложениях. Инновации, такие как умные системы охлаждения, включающие датчики, диагностику в реальном времени и адаптивный отвод тепла, предполагается, что перейдут из стадии пилотирования к коммерциализации с 2025 по 2030 год. Основные поставщики, включая Hitachi, Ltd., выравнивают инвестиции в НИОКР в соответствии с этими трендами, нацеливаясь на широкое внедрение как в автомобильном, так и в промышленном сегментах рынках батарей.

В заключение, рынок систем теплового управления для двухполярных батарей готов к уверенной экспансии вплоть до 2030 года, продвигаемому распространением высокопроизводительных батарей и критической необходимостью в передовых системах теплового управления. Этот рост будет формироваться стратегиями и инновационными циклами ключевых игроков отрасли, регуляторными развитием и развивающимися требованиями электрифицированного транспорта и систем хранения в сетевом масштабе.

Регуляторные тенденции и отраслевые стандарты (на основе официальных организаций)

Системы теплового управления для двухполярных батарей получают все более пристальное внимание со стороны регулирующих органов и организаций по стандартам отрасли по мере того, как внедрение передовых литий-ионных и новых твердых технологий батарей ускоряется. В 2025 году регуляторные тенденции формируются двойным требованием безопасности и производительности, особенно для автомобильных, стационарных систем хранения и промышленных применений.

SAE International продолжает играть ключевую роль в разработке и обновлении стандартов для проектирования батарейных пакетов, включая те, которые касаются теплового управления. Стандарты SAE J2929 и J2464, сосредоточенные на безопасности электрических транспортных средств и тестировании на устойчивость, пересматриваются для учета уникальных рисков отвод тепла и распространения, связанных с конфигурациями двухполярных ячеек. Ожидается, что эти обновления повлияют как на OEM, так и на поставщиков первого уровня, так как соблюдение стандартов SAE часто является предварительным условием для широкого принятия на рынке в Северной Америке и других регионах.

Параллельно Международная организация по стандартизации (ISO) продвигает серию стандартов ISO 6469, касающихся безопасности перезаряжаемых систем хранения энергии в дорожных транспортных средствах. Недавние проекты поправок отражают растущее признание специфических вызовов теплового разбега, возникающих из-за плотно упакованных двухполярных архитектур. Рабочие группы ISO, сотрудничая с отраслью, определяют более строгие протоколы тестирования для теплового распространения, эффективности охлаждения и раннего обнаружения неисправностей в батареях большого формата.

Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) также активно работает в этой области, в частности через стандарты IEEE 1625 и IEEE 1725, которые охватывают надежность и безопасность систем батарей для переносных и стационарных применений. В 2025 году предлагаются изменения, которые явно указывают на лучшие практики для компонентов теплового управления, включая материалы с фазовым переходом, пластины жидкостного охлаждения и встроенные датчики, как они применимы к двумполярным конфигурациям.

Государственные агентства, такие как Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) в США и Экономическая комиссия ООН для Европы (UNECE), ожидается, что ужесточат требования к отчетности о тепловых событиях и послепроисшественному тепловому управлению для электрических автомобилей. Регламент UNECE № 100, который регулирует безопасность электрических силовых установок, пересматривается с целью возможного введения новых требований к снижению теплового распространения в батареях, включая конструкции с двухполярными батареями.

Смотрим вперед, ожидается гармонизация процедур тестирования и порогов производительности для теплового управления на уровне всей отрасли, с участниками от автомобильного и батарейного секторов, участвующими в усилиях по стандартизации. Это особенно важно, учитывая быстрое внедрение двухполярных батарей в коммерческих транспортных средствах, сетевых системах хранения и высокомощных приложениях. По мере развития регуляторных рамок соблюдение обновленных стандартов ожидается, станет значительным фактором доступа на рынок и риском ответственности за продукцию для производителей и интеграторов.

Критические проблемы: безопасность, эффективность и масштабируемость

Архитектуры двухполярных батарей, особенно в литий-ионных и новых твердых химиях, предлагают значительные улучшения в плотности энергии и компактности для автомобильных и стационарных систем хранения. Однако тепловое управление остается критической проблемой, непосредственно влияя на безопасность, эффективность и масштабируемость, пока эти батареи приближаются к коммерциализации в 2025 году и позже.

Главным вопросом безопасности является тепловой разбег, при котором неконтролируемый нагрев ячеек может быстро распространяться из-за высокой степени интеграции в двухполярных конструкциях. В отличие от традиционных компоновок пакетов, укладка в двухполярных батареях ограничивает пространство, доступное для традиционных каналов охлаждения и тепловых барьеров. Такие компании, как Panasonic Corporation и Toshiba Corporation, активно разрабатывающие передовые модули батарей, инвестируют в новые материалы и архитектуры охлаждения. Инновации включают интегрированные материалы с фазовым переходом, тонкие пластины жидкостного охлаждения и высоко теплопроводные подложки для отвода локальных тепловых всплесков. Эти подходы находятся на этапе оценки, чтобы гарантировать, что компактная форма двухполярных батарей не компрометирует безопасность на уровне ячеек.

Эффективность также тесно связана с тепловым регулированием. Неровное распределение температуры внутри двухполярной укладки может ускорить деградацию ячеек и сократить срок службы, подрывая экономические преимущества более высокой плотности энергии. Такие компании, как Nissan Motor Corporation, которые испытали литий-ионные двухполярные батареи в коммерческих транспортных средствах, активно подчеркивают необходимость точного теплового управления, чтобы гарантировать однородную температуру во всех слоях. Решения, которые тестируются в 2025 году, включают распределенные температурные датчики, встроенные в укладку, и активные системы обратной связи для динамического регулирования потока охлаждающей жидкости или скорости вентилятора.

Масштабируемость может представлять собой наиболее значительный барьер для широкого внедрения. Поскольку производители, такие как Nemaska Lithium и Sony Group Corporation, исследуют промышленное производство двухполярных батарей, интеграция надежных, но экономически эффективных систем теплового управления становится необходимой. Проблема осложняется для больших батарей, предназначенных для сетевого масштаба или тяжелого транспорта, где тепловые градиенты могут быть более выраженными. Ведутся отраслевые сотрудничества, причем консорциумы и производители батарей стремятся стандартизировать материалы интерфейса тепла и модульные решения охлаждения, подходящие для высокопроизводственного производства.

Смотрим вперед, ожидается, что регулирующие органы, такие как SAE International, скорректируют руководящие принципы по тепловому управлению для батарей следующего поколения в течение следующих нескольких лет, возможно, сделав передовые решения по тепловому управлению предварительным условием для сертификации на автомобильных и стационарных рынках. По мере взросления технологии решение этих проблем теплового управления станет критически важным для раскрытия полного коммерческого потенциала двухполярных батарей.

Появляющиеся приложения: автомобилестроение, хранение энергии и не только

Архитектуры двухполярных батарей вызывают все больший интерес для высокомощных приложений, особенно в автомобилестроении и стационарном хранении энергии, из-за их потенциальных преимуществ в плотности энергии, компактном дизайне и упрощенной сборке. Однако эти конфигурации представляют собой уникальные проблемы для теплового управления. На 2025 год достижения в системах теплового управления, адаптированных для двухполярных батарей, критически важны для открытия их производственных преимуществ и обеспечения безопасности в реальных условиях.

В автомобильном секторе новые электрические транспортные средства (ЭТ) рассматривают литий-ионные и никель-металлогидридные (NiMH) двухполярные батареи за их способность уменьшать электрическое сопротивление и повышать объемную эффективность. Однако плотно упакованный дизайн ячеек двухполярных батарей увеличивает риск неравномерного распределения температуры, образования горячих точек и распространения теплового разбега. Ведущие поставщики автомобильных батарей, такие как Panasonic и Toshiba, активно разрабатывают передовые стратегии охлаждения, включая интегрированные каналы жидкостного охлаждения, материалы с фазовым переходом (PCMs) и интерфейсы тепла (TIMs), чтобы справиться с этими рисками. Например, жидкостно охлаждаемые пластины, интегрированные между ячейками или модулями, могут эффективно отводить тепло, чем традиционное воздушное охлаждение, которое менее эффективно в плотной среде двухполярных укладок.

На рынке стационарного хранения энергии, где модульность и масштабируемость имеют решающее значение, такие компании, как Honda (с опытом работы с большими NiMH двухполярными батареями для гибридных энергетических систем), исследуют встроенное микроканальное охлаждение и активный мониторинг температуры для обеспечения долговечности батарей и снижения тепловых градиентов. Эти системы особенно актуальны, поскольку установки на уровне сети требуют высокой надежности и предсказуемой тепловой производительности в условиях изменяющихся циклов нагрузки.

Тепловое управление двухполярных батарей также подвержено влиянию новых материалов и цифровых технологий. Производители экспериментируют с термически проводящими клеями, керамикой и новыми полимерами для улучшения отвода тепла без ущерба для электрической связи между ячейками. В то же время предсказательная диагностика, основанная на встроенных датчиках и облачной аналитике, набирает популярность, позволяя в реальном времени обнаруживать тепловые аномалии и проводить превентивные меры, особенно в критически важных приложениях.

Смотрим вперед, быстрое развитие архитектур двухполярных батарей побуждает поставщиков и OEM к совместной разработке индивидуальных решений для теплового управления. В ближайшие несколько лет можно ожидать более широкой интеграции гибридных методов охлаждения — в комбинационной жидкостной, воздушной и PCM — наряду с более тесной интеграцией интеллектуальности на уровне пакета для динамического теплового регулирования. Поскольку регулирующие стандарты становятся строже для ЭТ и систем хранения энергии по всему миру, надежное и эффективное тепловое управление для двухполярных батарей останется в центре внимания инноваций и конкурентных дифференциаторов среди крупных производителей, таких как Panasonic, Toshiba и Honda.

Будущие перспективы: НИОКР и материалы следующего поколения

В ближайшие годы ожидается ускорение разработки продвинутых систем теплового управления для двухполярных батарей, движимое распространением электрических автомобилей (ЭТ), сетевых приложений хранения и стремлением к большей плотности энергии с улучшенной безопасностью. По мере того как производители батарей и автомобильные OEM все больше внедряют двухполярные конфигурации — особенно для литий-ионных и новых твердых химий — терморегуляция остается критическим приоритетом НИОКР из-за высоких объемных и весовых показателей энергии, характерных для этих проектных укладок.

Одной из основных областей исследований является интеграция новых материалов с фазовым переходом (PCMs) и передовых теплоразделителей в модули двухполярных батарей. PCMs, способные поглощать и высвобождать большие количества тепла при определенных температурах перехода, адаптируются для применения в батареях компанией Panasonic Holdings Corporation и LG Energy Solution. Эти материалы могут быть встроены между слоями ячеек или вокруг периметров модуля для буферизации тепловых всплесков во время быстрых циклов зарядки или разрядки. Прототипы, представленные в начале 2025 года, продемонстрировали сокращение максимумов температур ячеек на 15-20%, что приводит к увеличению срока службы и пределов безопасности.

В то же время распространение технологий прямого жидкостного охлаждения и микроканальных холодных плит становится все более актуальным. Основные поставщики батарей ЭТ, такие как Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL) и Samsung SDI Co., Ltd., уточняют эти решения для двухполярных архитектур, используя прецизионные каналы для охлаждающей жидкости, которые могут быть непосредственно интегрированы в двухполярные сборки. Этот подход не только улучшает отвод тепла, но и позволяет более компактные конструкции пакетов, поддерживая тренд к более высокой интеграции и уменьшению массы системы.

Смотрим вперед, ожидание появления полупроводниковых датчиков широкого диапазона (WBG), таких как устройства на основе карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN), должно улучшить мониторинг в реальном времени и предсказательное управление тепловыми профилями батарей. Такие компании, как Toshiba Corporation, активно разрабатывают интеллектуальные системы управления батареями (BMS), которые используют быструю регистрацию данных и алгоритмы машинного обучения для предсказания и устранения рисков теплового разбега в двухполярных модулях.

Совместно эти достижения указывают на будущее, в котором батареи следующего поколения будут оборудованы высокоэффективными, интеллектуальными системами теплового управления. Эти системы будут обеспечивать не только безопасную работу при высоких нагрузках, но и более длительный срок службы и более высокую плотность, поддерживая развивающиеся требования к автомобильной, промышленной и стационарной сфере хранения в 2025 году и далее.

Стратегические рекомендации для заинтересованных сторон (2025–2030)

По мере того, как электрификация транспорта и стационарного хранения энергии ускоряется в 2025 году и далее, заинтересованные стороны в цепочке поставок систем теплового управления для двухполярных батарей сталкиваются с быстро развивающимся пейзажем. Чтобы оставаться конкурентоспособными, обеспечивать безопасность и максимизировать производительность, для производителей, поставщиков компонентов, интеграторов и конечных пользователей возникают несколько стратегических рекомендаций.

Инвестируйте в передовые технологии охлаждения: С ростом плотности энергии в двухполярных батареях, риски теплового разбега остаются центральной проблемой. Заинтересованные стороны должны приоритизировать НИОКР в новых решениях для охлаждения — таких как погружающее охлаждение, материалы с фазовым переходом и интегрированные микроканальные теплообменники. Компании, такие как Danfoss и LG Energy Solution, активно инвестируют в передовые системы теплового управления, чтобы решать эти проблемы, поддерживая как безопасность, так и долговечность.
Сотрудничайте по вопросам стандартизации: Поскольку стандарты для двухполярной архитектуры батарей и теплового управления продолжают развиваться, активное участие в отраслевых организациях становится важным. Участие в таких организациях, как SAE International, может помочь сформировать совместимые, безопасные и масштабируемые решения, которые соответствуют международным регламентам, снижая барьеры для выхода на рынок и защищая инвестиции в технологии.
Подчеркните модульные и масштабируемые конструкции систем: Пользовательские, модульные системы теплового управления позволяют легче интегрировать их в различные применения — от электрических автомобилей до сетевого хранения. Поставщики должны разрабатывать платформы, которые позволяют быструю адаптацию, используя гибкие производственные процессы. Например, Bosch предлагает масштабируемые модули теплового управления, совместимые с различными конфигурациями батарей, поддерживая качественную готовность OEM.
Интегрируйте интеллектуальные датчики и предсказательное обслуживание: Внедрение цифрового мониторинга и диагностики на основе ИИ в системы теплового управления позволяет оперативно обнаруживать аномалии, оптимизировать стратегии охлаждения в реальном времени и продлить срок службы батарейного пакета. Компании, такие как Siemens, продвигают цифровые двойники и интеграцию датчиков для батарейных систем, предлагая практические идеи и возможности предсказательного обслуживания.
Укрепляйте устойчивость цепи поставок: Обеспечение надежных и диверсифицированных источников критически важных компонентов систем теплового управления — таких как теплообменники, насосы и высокопроизводительные охлаждающие жидкости — поможет смягчить риски, связанные с перебоями в цепочке поставок. Рекомендуется стратегическое партнерство с ведущими поставщиками компонентов и локализация ключевых производственных мощностей, как это делается, например, с расширением DENSO региональных производственных объектов по тепловому управлению.

Смотря вперед на 2030 год, слияние электрификации, цифровизации и устойчивого развития сделает передовые, надежные системы теплового управления краеугольным камнем конкурентного дифференцирования в секторе двухполярных батарей. Проактивные инвестиции, межотраслевое сотрудничество и гибкость в принятии технологий являются необходимыми для того, чтобы заинтересованные стороны могли захватить рыночные возможности и удовлетворять развивающиеся требования к производительности и регуляциям.

Источники и ссылки

Hacking into Smart451 Battery pack system and compiling new SW! Making electric smart immortal.

Смотрите это видео на YouTube

Тепловое управление батарейным пакетом на основе биполярной конструкции: прорывы 2025 года и раскрытие будущих возможностей энергетики

ByQuinn Parker