在新能源汽车快速普及的今天,汽车动力电池温控、座舱供暖、电池包预热、传感器防雾除霜等场景对加热元件的需求持续攀升。目前汽车领域应用的加热元件主要分为五类:PTC加热元件、电阻丝加热片、硅胶加热片、云母加热片以及环氧板加热片,不同类型的加热元件核心特性差异明显,适配场景也各有不同。
1. 传统加热元件的核心特点·PTC加热元件:PTC(正温度系数)加热元件是目前汽车领域应用较广的传统方案,依靠陶瓷半导体的电阻特性实现控温,具备自限流的特点,不会出现过热熔断问题。但PTC加热元件重量大、功率密度低,低温环境下功耗偏高,会直接压缩新能源汽车的续航里程,同时PTC元件硬度高,无法贴合复杂曲面的动力电池模组,温度均匀性较差。
·电阻丝加热元件:电阻丝是发展最早的加热元件方案,通过金属电阻丝通电发热,成本极低、技术成熟。但电阻丝容易氧化老化,长期使用后功率衰减明显,且抗震动性差,汽车行驶过程中的长期颠簸容易导致电阻丝断裂,安全性不足,目前仅在少数低端商用车的低端供暖场景使用。
·硅胶加热片:硅胶加热片以硅胶为基底,柔性好,可以贴合复杂形状,绝缘性能也较为出色。但硅胶材质耐温性差,长期工作温度不能超过200℃,高温环境下容易释放有害物质,老化速度快,在汽车动力电池的长期循环充放电过程中,容易出现开裂、脱胶问题,使用寿命远低于汽车整车的设计寿命。
·云母加热片:云母加热片以天然云母片为绝缘基底,绝缘性能好、成本适中。但云母质地脆,抗弯折、抗震动性能极差,无法适应汽车行驶过程中的长期震动,容易出现碎裂漏电问题,且云母片厚度大,重量偏高,不符合汽车轻量化的发展趋势。
2. 环氧板加热片的基本结构环氧板加热片以环氧树脂浸渍玻璃纤维制成的环氧玻璃布板(FR-4)为绝缘基底,通过蚀刻或印刷工艺将金属发热线路成型在基底上,外层再做绝缘防护处理。不同于传统加热元件的结构,环氧板加热片可以实现薄型化设计,厚度可以做到0.8mm-2mm,同时发热线路可以根据需求定制任意形状,适配汽车不同部位的安装空间。

汽车工业对零部件的要求远高于普通民用产品,需要同时满足安全性、稳定性、轻量化、成本可控等多维度要求,环氧板加热片能够在众多方案中脱颖而出,核心源于其在多个维度的综合优势。
1. 安全性能优势:适配汽车严苛的使用环境汽车是移动的机电产品,使用环境复杂,温差变化大、颠簸震动多,对加热元件的绝缘性能、抗老化性能、阻燃性能要求极高。
·绝缘与阻燃性能拉满:环氧板本身就是高性能绝缘材料,体积电阻率可以达到10^12-10^16Ω·cm,即便在潮湿高温环境下,也能保持稳定的绝缘性能,不会出现漏电短路问题。同时FR-4环氧板的阻燃等级可以达到UL94 V-0级,离火即灭,不会助燃,即使车辆出现电池短路等极端故障,环氧板加热片也不会成为火源,符合汽车动力电池系统的安全设计要求。对比来看,硅胶加热片阻燃等级普遍只能达到V-1级,且高温下会软化熔融,存在起火风险;电阻丝加热片绝缘层容易老化开裂,长期使用漏电风险高。
·抗老化抗腐蚀性能出色:汽车使用环境中存在油污、水汽、电池电解液蒸汽等腐蚀介质,环氧板本身化学性质稳定,耐酸碱、耐油污、耐电解液腐蚀,不会出现被腐蚀击穿的问题。同时环氧板的耐温范围宽,长期工作温度可以达到120℃-150℃,短期可以承受200℃以上的高温,在-40℃的极寒环境下也不会脆化开裂,完全适配汽车从极寒到高温的全场景使用需求。对比云母加热片吸潮后绝缘性能会大幅下降,硅胶加热片高温下容易老化开裂,环氧板加热片的环境适应性优势非常明显。
·无有毒有害物质释放:新能源汽车座舱对VOC(挥发性有机化合物)要求严格,合格的环氧板加热片采用无卤素环氧树脂原材料,不会释放甲醛、VOC等有毒有害物质,符合车企的座舱环保要求,不会对车内乘员健康造成影响。而部分低端硅胶加热片使用劣质胶粘剂,长期使用后会持续释放异味,无法满足汽车环保标准。
2. 性能匹配优势:完美适配新能源汽车温控需求新能源汽车的核心痛点之一就是续航,加热元件的性能直接影响整车续航与温控效果,环氧板加热片在功率密度、温度均匀性上都更适配汽车需求。
·功率密度高,轻量化优势明显:环氧板加热片的发热线路可以做的很密,功率密度最高可以达到5W/cm²,远高于PTC加热元件的1-2W/cm²,同等功率下环氧板加热片的重量只有PTC的1/3-1/5,厚度不到PTC的1/4,可以有效降低整车重量,帮助车企提升新能源汽车续航。以10kW的电池加热系统为例,采用环氧板加热片比采用PTC加热元件可以减重近10kg,按照当前新能源汽车续航每降低10kg提升约3-5km续航计算,仅此一项就可以提升续航3-5km,对于车企来说吸引力非常大。
·温度均匀性好,温控精度高:环氧板加热片的发热线路是均匀分布在整个片体上的,温差可以控制在±5℃以内,远好于PTC加热元件的±15℃以上的温差,能够让动力电池模组保持均匀的温度,避免局部温度过高影响电池寿命,也避免局部温度过低导致电池性能不均衡。同时环氧板加热片可以配合NTC热敏电阻实现精准控温,温控精度可以达到±1℃,能够精准匹配动力电池的最佳工作温度区间(25℃-40℃),帮助电池发挥最佳性能。
·可定制化程度高:车企不同车型的电池包结构、安装空间都不一样,环氧板加热片可以根据车企需求,任意定制形状、功率分布、出线位置,可以完美贴合并嵌入电池包模组之间的间隙,不需要改变电池包的整体结构设计,适配性远优于刚性的PTC和云母加热片。哪怕是异形的传感器、座椅加热区域,环氧板加热片也可以轻松定制,满足不同部位的加热需求。
3. 机械与寿命优势:符合汽车长周期使用要求汽车整车设计寿命普遍在10年20万公里以上,要求加热元件也能够满足长期使用的可靠性要求,环氧板加热片在这方面优势突出。
·抗震动抗冲击性能优异:环氧板的机械强度高,抗弯强度可以达到300MPa以上,具备良好的韧性,不会像云母加热片一样容易碎裂,也不会像电阻丝一样长期震动后断裂。汽车行驶过程中无论是颠簸路面还是急刹加速产生的震动冲击,环氧板加热片都可以轻松承受,不会出现结构损坏,长期使用稳定性好。根据车企的震动测试,环氧板加热片经过10G加速度、100小时的震动测试后,性能参数变化不到1%,完全满足汽车的震动要求。
·使用寿命长,功率衰减小:环氧板加热片的发热线路和绝缘基底结合紧密,金属发热线路不会氧化,长期使用功率衰减不到5%,使用寿命可以达到10年以上,完全匹配整车设计寿命。对比传统电阻丝加热片,使用3-5年后功率衰减就会超过20%,硅胶加热片5年后就会出现老化开裂,环氧板加热片的寿命优势非常明显。
4. 成本优势:符合汽车大规模量产要求汽车产业是大规模量产产业,成本控制非常关键,环氧板加热片在成本上也具备综合优势。一方面,环氧板原材料FR-4是电子工业非常成熟的原材料,供应链成熟,大规模采购成本低,不存在原材料缺货涨价的风险;另一方面,环氧板加热片的生产工艺和PCB(印刷电路板)工艺同源,可以利用现有的PCB大规模生产线生产,生产效率高,良率高,单位成本远低于柔性PI加热膜等其他高端加热方案,综合成本只比传统PTC高不到10%,但性能提升非常明显,性价比优势突出。

目前环氧板加热片已经在汽车多个核心场景得到大规模应用,成为车企优先选择的加热方案。
1. 新能源汽车动力电池加热新能源汽车在低温环境下电池活性下降,续航大幅缩水,充电速度也会变慢,需要对电池进行预热。环氧板加热片通常安装在电池模组之间或者电池包底部,能够快速均匀加热电池,把电池温度提升到最佳工作区间,提升低温续航和充电速度,同时因为其薄型化设计,不会增加电池包体积,不影响电池包的能量密度,是目前主流动力电池企业 preferred的加热方案。
2. 汽车座舱供暖与座椅加热在热泵空调系统中,环氧板加热片可以作为辅助加热元件,在极寒环境下热泵效率不足时补充供暖,同时环氧板加热片也广泛应用于座椅加热、方向盘加热,因为其可以精准控制功率,温度均匀,不会出现局部过热的问题,乘坐舒适性更好,同时厚度薄,不会影响座椅的厚度和造型设计。
3. 传感器与车灯除雾除霜自动驾驶的摄像头、雷达传感器,在低温潮湿环境下容易结雾结霜,影响感知精度,环氧板加热片可以做成和传感器镜片一样的形状,贴合在镜片背面,快速除雾除霜,保证传感器正常工作,而且不会遮挡光路,性能稳定。汽车尾灯、外后视镜也可以采用环氧板加热片除霜除雾。
四、总结综上来看,PTC、电阻丝、硅胶、云母等传统加热元件,都存在各自的性能短板,无法同时满足新能源汽车对安全、性能、轻量化、寿命、成本的综合要求,而环氧板加热片在安全性能、温控性能、机械稳定性、使用寿命和成本控制上都实现了很好的平衡,完美适配汽车领域的严苛要求,这也是车企越来越偏爱环氧板加热片的核心原因。随着新能源汽车的持续发展,环氧板加热片的应用规模还会持续扩大,成为汽车加热领域的主流方案。宝益科技作为新能源热管理材料行业的头部企业,聚焦动力电池加热材料等核心产品的研发与制造,依托自主知识产权体系,构建车规级质量管控体系,产品适配新能源电池热管理的严苛标准,助力行业解决低温性能痛点,为新能源汽车与储能系统的安全高效运行提供稳定可靠的热管理解决方案。