摘要：全球汽车行业正加速迈向零排放交通的目标，这一趋势推动了电动汽车（EV）市场的迅猛增长。据预测，至2028年，电动汽车市场规模将攀升至13180亿美元。然而，在电动汽车市场蓬勃发展的背后，其安全性问题始终是消费者最为关注的焦点，也是新能源汽车产业持续健康发展的基
全球汽车行业正加速迈向零排放交通的目标，这一趋势推动了电动汽车（EV）市场的迅猛增长。据预测，至2028年，电动汽车市场规模将攀升至13180亿美元。然而，在电动汽车市场蓬勃发展的背后，其安全性问题始终是消费者最为关注的焦点，也是新能源汽车产业持续健康发展的基石。
电动汽车安全需求与阻燃材料的重要性
为确保电动汽车的安全性，工业和信息化部组织制定了三项强制性国家标准，即GB 18384-2020《电动汽车安全要求》、GB 38032-2020《电动客车安全要求》和GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》。这些标准以我国原有推荐性国家标准为基础，并与我国牵头制定的联合国电动汽车安全全球技术法规（UN GTR 20）全面接轨，从而进一步提高了对电动汽车整车和动力电池产品的安全技术要求。其中，新标准增加了电池系统热扩散试验，明确要求电池单体在发生热失控后，电池系统必须在5分钟内不起火、不爆炸，为乘员预留出宝贵的安全逃生时间。
在安全事故中，与电池相关的热事件及其潜在安全隐患尤为引人关注。锂离子电池因其高比能量和能量密度而被广泛应用于电动汽车，但热失控问题却不容忽视。热失控通常由电气滥用（如外部短路、过充或过度放电）、机械滥用（如挤压或穿透）或热滥用（如极端温度）触发，导致电池发热并可能引发火灾。因此，电池安全的关键在于锂离子电池的化学成分、工作环境以及防止电气/机械/热滥用的耐受性和保护装置。
为应对电池热失控问题，可以在电池组中使用具有相似特性的锂离子电池以获得有效的电池平衡，避免电压差导致的电气滥用。同时，设计并集成合适的材料作为锂离子电池的组件（如电极、电解质、隔膜和电池外壳），以及在电池组件和结构元件中包含有效的阻燃元件，也是最大限度地减少热事故影响的重要手段。除此之外，通过推进锂电池技术来解决所有这些问题是有限的。因此，通过集成阻燃剂实现汽车零部件的轻量化和缓解热失控已成为电动汽车制造的解决方案。
阻燃材料的发展与应用实例
在电动汽车部件中，阻燃材料的应用尤为关键。由于电动汽车对轻量化的需求不断增加，电池组部件（如外壳或托盘）可以采用塑料和复合材料制造。然而，必须确保这些材料的热稳定性和可燃性符合要求。提高电池组组件热稳定性的基本方法之一是使用合适的添加剂/增强剂，并通过适当集成高效阻燃剂或在模块之间插入阻燃/抗传热材料来减少火焰的传播。阻燃剂在加热、点燃、火焰蔓延或分解阶段起物理或/和化学作用，通过在基体中添加阻燃剂，可以赋予聚合物、其共混物和复合材料阻燃性。
阻燃涂层
传统上，卤素基阻燃剂（如FEMC（2,2-三氟乙基）碳酸酯）、氯石蜡等已在许多组分中使用了几十年。然而，由于卤素基阻燃剂的危害性，科学家开始探索多种无卤化合物，如DOPO（二氢氧杂-磷酸-磷酸蒿-氧化物）、APP（聚磷酸铵）和RDP（间苯二酚双（磷酸二苯酯））等。
国际知名化工企业杜邦公司生产的无卤杜邦 Crastin® PBT，一种高性能聚酯材料，是在杜邦 PBT 的基础上，通过添加无卤阻燃剂等改性手段，使其具备优异的阻燃性能，同时保持其原有的机械性能、耐热性和电气性能。这种材料在电动汽车、电子电器等高端应用领域得到了广泛应用。
Crastin® PBT
随着生物基资源的日益受到重视，来自生物基资源的磷基阻燃剂也受到了广泛关注。这些生物基和可持续阻燃剂，如生物质（如木质素、淀粉、蛋白质和油）形成的焦化和阻燃固有能力，为电动汽车的阻燃材料提供了新的选择。同时，由可再生资源生产的碳材料也正在被探索为复合材料中的有效阻燃元素。在开发阻燃剂时，必须考虑其与含有阻燃剂的塑料（共混物和复合材料）部件在使用寿命结束时的可回收性兼容性，这是循环经济的核心要求。
科思创作为全球领先的高品质聚合物及组分生产商，致力于生产研发可靠、环保的材料。在阻燃材料领域，科思创正在积极推广基于废弃生物质原材料的 RE 聚碳酸酯，这种循环材料具备与化石基产品完全相同的性能，并且能减少高达 85% 的碳排放，同时具有优异的阻燃性能。总部位于荷兰的全球企业 EVBox 正在用 RE 聚碳酸酯制造其新型 EVBox Livo 墙盒的整个外壳。这种材料的高阻燃性、抗紫外线性能、电绝缘性以及抗冲击性，非常适合用于电动汽车的充电站等部件。
EVBox Livo
尽管电动汽车在环保、经济效益等方面具有诸多优势，但其制造过程、适销性和安全性仍面临诸多挑战。随着电动汽车市场的持续扩大和技术的不断创新，阻燃材料的研究与应用将更加深入。一方面，科学家和企业将继续探索新型阻燃材料，以提高材料的阻燃性能、降低环境影响，并满足电动汽车对轻量化和高性能的需求；另一方面，随着循环经济的理念深入人心，阻燃材料的可回收性和再利用性也将成为重要的研究方向。
来源：中国纺织杂志
