來(lái)源：洞見(jiàn)熱管理

00 引言

在新能源汽車飛速發(fā)展的浪潮中，電池安全與性能始終是核心議題。而電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，就像為電池裝上了 “智能溫控器”；動(dòng)力電池?zé)峁芾硎侵竿ㄟ^(guò)各種技術(shù)手段，對(duì)動(dòng)力電池在充放電過(guò)程中的溫度進(jìn)行控制，使其保持在適宜的工作溫度范圍內(nèi)，以提高電池的性能、延長(zhǎng)使用壽命、確保安全運(yùn)行。

液冷技術(shù)是通過(guò)液體對(duì)流換熱，將電池產(chǎn)生的熱量帶走，從而降低電池溫度的技術(shù)，是目前市場(chǎng)上最主流的冷卻方案。

直冷技術(shù)是利用冷媒蒸發(fā)潛熱的原理，在整車或電池系統(tǒng)中建立空調(diào)系統(tǒng)，將空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝在電池系統(tǒng)中，制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并快速高效地將電池系統(tǒng)的熱量帶走，從完成對(duì)電池系統(tǒng)冷卻的作業(yè)。

動(dòng)力電池液冷及直冷技術(shù)作為核心熱管理技術(shù)，默默守護(hù)著電池的 “體溫”。而液冷板與直冷板正是支撐這兩大核心技術(shù)發(fā)揮作用的關(guān)鍵部件，它們?cè)诒Ｕ蟿?dòng)力電池高效、安全運(yùn)行方面意義重大。

隨著動(dòng)力電池能量密度提升與快充技術(shù)普及，冷板技術(shù)正經(jīng)歷從“被動(dòng)導(dǎo)熱”到“主動(dòng)控溫”、從“單一材料”到“復(fù)合結(jié)構(gòu)”的升級(jí)跨越。

本期洞見(jiàn)熱管理針對(duì)動(dòng)力電池?zé)峁芾硪豪浼夹g(shù)的核心組件——冷板，介紹其原理和制造方式及分類。

01 液冷板：流動(dòng)的 “散熱高手”

液冷板（Liquid Cold Plate，簡(jiǎn)稱LCP）是液冷熱管理系統(tǒng)的關(guān)鍵執(zhí)行部件，直接接觸熱源，通過(guò)內(nèi)部流道中冷卻液的循環(huán)流動(dòng)將電池產(chǎn)生的熱量帶走。其核心功能在于建立一條從電芯到外部冷卻回路的高效傳熱路徑。

液冷板的主要類型有12345

1.1 液冷板的類型

（1）沖壓式液冷板：以鋁合金板材為原料，通過(guò)沖壓工藝打造出復(fù)雜的冷卻液流道。這種類型流道設(shè)計(jì)靈活，能與電池緊密貼合，熱交換效率高，非常適合動(dòng)力電池 CTP、CTC 等一體化設(shè)計(jì)，是當(dāng)前新能源汽車的主流選擇。

（2）擠壓式液冷板：采用鋁合金型材擠壓成型，兩面平整，可同時(shí)與多個(gè)電芯接觸，散熱面積大。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但流道設(shè)計(jì)靈活性稍遜，更適用于對(duì)成本敏感的車型。

（3）口琴管式液冷板：流道呈口琴狀，兩端設(shè)有集流體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但內(nèi)部流向固定，設(shè)計(jì)靈活性有限，多用于小型新能源汽車。

（4）蛇形管式液冷板：專為圓柱電芯模組設(shè)計(jì)，輕量化且生產(chǎn)效率高，能為圓柱電池提供均勻的散熱，特斯拉等車企曾廣泛采用。

1.2 液冷板制造工藝

液冷板的制造是 “精雕細(xì)琢” 的過(guò)程。首先是鋁熱傳輸材料的加工，通過(guò)復(fù)合、冷軋等工藝，確保材料性能均勻、尺寸精確；然后是芯體組裝與焊接，真空釬焊、攪拌摩擦焊等技術(shù)的應(yīng)用，保證了冷板的密封性與導(dǎo)熱性；最后經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的氣密性檢測(cè)，確保產(chǎn)品無(wú)泄漏隱患。

動(dòng)力電池液冷板的制造工藝主要有以下幾種：

• 埋管工藝原理：在鋁基板上通過(guò)CNC加工銑槽，將已彎好形狀的銅管壓入槽中，再進(jìn)行釬焊焊接，最后進(jìn)行后加工成水冷板。特點(diǎn)：成本較低，加工難度相對(duì)較小，但換熱效果一般，承重能力較差。
  
  
• 型材+焊接工藝原理：利用擠壓工藝將冷板流道直接成型，再通過(guò)機(jī)加方式打通循環(huán)，通常采用摩擦焊接、釬焊焊接等焊接工藝進(jìn)行密封。特點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，成本低，但不適用于散熱密度過(guò)大的應(yīng)用，且表面不適合太多螺絲孔，否則會(huì)限制水道走向或降低可靠性。
  
  
• 機(jī)加工+焊接工藝原理：通過(guò)機(jī)加工的方式在鋁/銅底板上加工水槽道，然后通過(guò)組裝、焊接等方式，制作成完整的冷板。特點(diǎn)：冷板可以是平面內(nèi)的任意形狀和深度，適合功率密度較大、熱源布局不規(guī)則、空間受限的熱管理產(chǎn)品，但在動(dòng)力電池系統(tǒng)中應(yīng)用較少。
  
  
• 壓鑄+焊接工藝原理：壓鑄工藝將冷板流道直接成型，再通過(guò)焊接工藝進(jìn)行密封。特點(diǎn)：工藝控制良好，制程穩(wěn)定，具備批量交付能力，但需在工藝上控制壓鑄雜質(zhì)、氣孔等問(wèn)題，避免漏水。

• 沖壓+釬焊工藝原理：通過(guò)沖壓工藝將鋁板一體成型流道，內(nèi)部可集成翅片增強(qiáng)換熱，然后通過(guò)可控氣氛釬焊或真空釬焊進(jìn)行焊接。特點(diǎn)：流道設(shè)計(jì)靈活度高，接觸面積大，散熱性能較好，適用于高熱密度場(chǎng)景，但模具成本高。
  
  
• 鏟齒+釬焊工藝原理：底部貼近熱源的部位，采用鏟齒工藝加工得到細(xì)密的齒，然后與冷板上蓋、進(jìn)出水嘴一起通過(guò)高溫釬焊焊接在一起。特點(diǎn)：換熱效率高，體積小，非常適合服務(wù)器高功率芯片的散熱，但在動(dòng)力電池系統(tǒng)中應(yīng)用較少。

1.3 液冷板制造工藝演進(jìn)

液冷板制造的核心挑戰(zhàn)在于流道密封性、焊接強(qiáng)度與輕量化三大關(guān)鍵指標(biāo)，近年來(lái)工藝創(chuàng)新正推動(dòng)行業(yè)快速升級(jí)。

（1）攪拌摩擦焊（FSW）：高可靠密封工藝的代表

FSW是一種固態(tài)焊接技術(shù)，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭摩擦生熱實(shí)現(xiàn)材料塑性連接，其優(yōu)勢(shì)顯著：

零熔化焊接：避免熱裂紋與氣孔，焊縫強(qiáng)度達(dá)母材95%以上，杜絕冷卻液滲漏風(fēng)險(xiǎn)；

異種材料兼容：支持鋁、銅、鎂等輕質(zhì)材料焊接，無(wú)需填充劑，降低制造成本；

支持復(fù)雜流道：可焊接3D曲面與微通道，優(yōu)化熱傳遞效率。

國(guó)內(nèi)代表企業(yè)萬(wàn)宇科技已在合肥、昆山等地建立四大制造基地，為新能源汽車、6G基站等領(lǐng)域提供全制程FSW液冷板服務(wù)。

（2）激光焊接：邁向智能化與高效率

在鋁合金液冷板焊接中，傳統(tǒng)工藝面臨高反光率、氧化層穿透難、高速焊變形等痛點(diǎn)。華工激光推出的“動(dòng)力電池液冷板激光自動(dòng)化焊接智能裝備”，融合光束能量調(diào)控技術(shù)與智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三大突破：高反鋁材穩(wěn)定深熔焊、微流道精密密封、焊接變形量降低40%以上

（3）復(fù)材灌裝工藝：輕量化與熱擴(kuò)散協(xié)同設(shè)計(jì)

針對(duì)航空航天與高端電動(dòng)車對(duì)輕量化的極致需求，復(fù)合材料液冷板成為新方向。西安聚變材料科技的方案是：金屬外殼體內(nèi)掏空形成薄壁腔體、填充高導(dǎo)熱粉末（密度<2.0g/cm3）與粘結(jié)劑混合體、熱壓固化后焊接底封板隔離。該設(shè)計(jì)使液冷板重量降低30%，同時(shí)保持高導(dǎo)熱性，滿足大尺寸電路模組散熱需求。

02 直冷板：直接接觸的 “散熱先鋒”

與液冷板不同，直冷板通過(guò)與電池表面直接接觸進(jìn)行熱傳導(dǎo)。直冷板一般放置在電池模組的底部，制冷劑在流經(jīng)直冷板過(guò)程中相變吸熱，將電池所產(chǎn)生的熱量帶離系統(tǒng)。直冷板無(wú)需冷卻液循環(huán)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度更快，能在短時(shí)間內(nèi)快速降低電池局部溫度。

平板式直冷板：采用高導(dǎo)熱材料制成，表面平整光滑，能與電池模組緊密貼合，適用于結(jié)構(gòu)規(guī)整的電池包。

異形直冷板：根據(jù)電池模組的形狀定制，可貼合不規(guī)則的電池表面，確保每個(gè)電芯都能得到有效散熱，在個(gè)性化電池設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。制造工藝：精準(zhǔn)貼合是關(guān)鍵

直冷板的制造核心在于材料選擇與加工精度。通常采用高純度鋁合金或銅等導(dǎo)熱性能優(yōu)異的材料，通過(guò) CNC 加工、激光切割等工藝打造出與電池完全匹配的形狀。表面處理工藝也十分重要，經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化或涂層處理后，直冷板的耐腐蝕性與導(dǎo)熱性能得到進(jìn)一步提升。

03 產(chǎn)業(yè)鏈：從原料到終端的協(xié)同合作

液冷板與直冷板的產(chǎn)業(yè)鏈如同精密咬合的齒輪組，從上游原材料供應(yīng)到下游終端應(yīng)用，形成環(huán)環(huán)相扣的生態(tài)閉環(huán)。

在上游原材料領(lǐng)域，兩者共享著相似的核心基材供應(yīng)鏈，以中鋁集團(tuán)和紫金礦業(yè)為代表；進(jìn)入中游核心部件制造環(huán)節(jié)，兩者的關(guān)聯(lián)性進(jìn)一步深化。液冷板的精密沖壓、焊接工藝與直冷板的蝕刻、折彎技術(shù)，常常依托同一批具備精密加工能力的配套企業(yè)，以銀邦科技和三花控股為代表；到了下游應(yīng)用端，這種緊密聯(lián)系體現(xiàn)得更為直觀。在新能源汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，液冷板負(fù)責(zé)電池組的均勻降溫，直冷板則承擔(dān)局部高功率元件的快速散熱，兩者的性能參數(shù)需要嚴(yán)格匹配才能實(shí)現(xiàn)整體散熱效率的最優(yōu)化，這就要求車企在供應(yīng)鏈管理中，將兩類產(chǎn)品的供應(yīng)商納入統(tǒng)一的質(zhì)量管控體系。

• 上游：以中鋁集團(tuán)、紫金礦業(yè)等為代表的金屬原材料企業(yè)，提供高品質(zhì)的鋁、銅等材料，為冷板的性能奠定基礎(chǔ)。
• 中游：銀邦股份、華鋒鋁業(yè)等企業(yè)負(fù)責(zé)鋁熱傳輸材料的生產(chǎn)；銀輪股份、納百川、蘇州小得熱能科技等則專注于冷板的加工制造，將原材料轉(zhuǎn)化為合格的產(chǎn)品。
• 下游：新能源汽車車企是主要應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)冷板也在儲(chǔ)能、服務(wù)器等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，為各類設(shè)備的散熱保駕護(hù)航。

04 總結(jié)

目前，動(dòng)力電池用冷板行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局尚未完全定型，但集中度呈逐步提升態(tài)勢(shì)。部分企業(yè)憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)、技術(shù)研發(fā)實(shí)力與客戶資源積累，在市場(chǎng)中占據(jù)領(lǐng)先地位。如銀邦股份，2016 年起積極布局新能源領(lǐng)域，2018 年前后成為全球新能源動(dòng)力電池水冷板材料主供方，占據(jù)重要市場(chǎng)份額，并與寧德時(shí)代簽訂長(zhǎng)期合作協(xié)議，擬在 2022 - 2026 年期間供應(yīng)不低于 36 萬(wàn)噸水冷板材料 。華峰鋁業(yè)、格朗吉斯、常鋁股份等企業(yè)也在該領(lǐng)域積極布局，綜合發(fā)力鋁合金散熱材料、新能源車用鋁板帶箔材等業(yè)務(wù)。

在這樣的行業(yè)背景下，冷板制造與設(shè)計(jì)的每一次突破都牽動(dòng)著整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的神經(jīng)。當(dāng) “主動(dòng)控溫” 成為技術(shù)升級(jí)的核心方向，當(dāng) “復(fù)合結(jié)構(gòu)” 對(duì)加工工藝提出更高要求，如何在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中找準(zhǔn)技術(shù)路線、優(yōu)化生產(chǎn)流程、平衡成本與性能，成為所有從業(yè)者必須直面的課題。

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