可再生能源存储是冷板市场的主要驱动力之一。随着太阳能和风能等可再生能源越来越多地并入电网，高效的储能解决方案至关重要。相信未来冷板在大型存储系统的管理、稳定性和可靠性方面发挥着至关重要的作用。
据Allied Market Research发布了一份关于“2024-2033电池冷板全球机会分析和行业预测”。根据该报告，2023 年电池冷却板市场价值为 25 亿美元，预计到 2033 年将达到 98 亿美元，2024 年至 2033 年的复合年增长率为 14.9%。
当前由于电动汽车的日益普及，全球电池冷板市场正在逐渐增长。目前亚太地区是 2023 年收入增长最快的地区。由于几个关键因素，亚太地区对电池冷却板的需求正在增加。在政府激励措施和对可持续交通的大力推动下，电动汽车 （EV） 市场是主要贡献者。此外，该地区可再生能源项目的扩展，包括太阳能和风能，都需要依靠有效热管理的先进电池存储系统。这些发展推动了对电池冷板的需求。
01
安全事故频频，热管理再次敲响警钟
8月27日，周六晚间位于伊利诺伊州诺曼市的Rivian电动汽车工厂停车场发生火灾，超过50辆Rivian R1S和R1T车型遭受不同程度的损坏。随着新能源汽车产业的快速发展，电池的安全性再次敲响警钟，成为了消费者最为关注的问题之一，而有效的热管理技术正是防止电池热失控的关键。
锂离子电池的性能、寿命和安全性对温度较为敏感，热管理系统是保证电池持续有效工作的重要途径。锂离子电池的最佳工作温度为25~40℃，电池在充放电过程中产生大量热，温度过高造成电池寿命降低并有热失控风险；温度过低导致电池容量减小、充放电效率降低，缩短续航里程。-公众号-新能源电池热管理-此外，若单体电池的温差超过5℃，根据木桶原理，电池组的性能和寿命将由最差的单体确定，其使用性能将大幅降低。内部部件破损、外部使用不稳定等因素导致储能电池热失控，精准控制储能系统温度至关重要，电池遭受滥用、内部部件受损等因素可能会导致热失控，从而释放有毒和可燃气体。单个电池单元中发生的热失控会迅速扩散，从而导致相邻电池单元的热失控级联，进而引起灾难性的火灾事件，给资产、设施和人身安全带来严重威胁，
图1.锂离子电池热失控示意图（来源：电动汽车电池冷却系统对空调系统性能的影响）
02
电池热管理解决方案一览
对于电池热管理系统技术主要分为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却，随着应用环境对电池的要求越来越高，液冷技术正逐渐取代风冷技术成为优先选择。
1）空气冷却
主要是以空气作为传热介质。当空气掠过电池时，带走电池工作中所产生的热量，从而达到对电池进行降温的目的，是目前采用最早、最成熟的一种电池热管理技术。常见的风冷有两种方式：（1）自然对流冷却，指不加装任何辅助通风设备，仅通过空气的自由流动来带走电池的热量，也称为被动式风冷；（2）强制对流冷却，指借助辅助设备如风扇或专门设计的风管等设备，通过强制对流对动力电池进行散热，也称为主动式风冷。空冷技术具有成本低廉、系统结构简单、维护方便等优点。
图2.风冷示意图（来源：Power Battery Thermal Management System）
2）液冷冷却
液体冷却采用水、矿物油、乙二醇等液体作为传热介质对动力电池进行冷却。这种系统利用了液体介质的对流换热系数高的优势，在循环过程中能够带走电池产生的热量，从而控制电池包处于最佳工作温度范围。液体热管理技术一般分为直接冷却（浸没式液冷）和间接冷却（冷板液冷）。
图3.冷板冷却示意图（来源：Research on battery liquid-cooled system based on the parallel connection of cold plates）
直接接触式是将整个电池模组直接浸没在介电流体(电子氟化液、碳氢化合物、酯类、硅油类和水基流体等)中，通过介电流体直接带走热量;间接接触式是将冷却介质送入预设在电池组周围的管道中来达到换热的目的。
图4.浸没式冷却示意图（来源：百度）
相比于间接冷却，使用介电流体的浸没式冷却有以下优势：（1）介电流体直接与电池接触，热阻小、传热面积大、冷却效率高、温度均匀性好；（2）结构紧凑，不需要设置复杂的冷板；（3）可作为被动式方案，能耗低，尤其是使用相变流体时；（4）介电流体具有阻燃性时，浸没式冷却可以有效降低电池热失控风险。锂离子电池浸没式冷却是目前新兴的研究领域。
3）相变材料冷却
PCM是指随温度变化而在气、液、固三相之间形态进行改变并能提供潜热的物质。根据相变形式的不同特点，PCM可以被划分为固-液、固-固、液-气以及固-气PCM。电池热管理领域多数情况下所使用的PCM为固-液和固-固PCM。PCM还可以根据其材料成分进行类，分为有机类和无机类。常见的无机类PCM包括金属、熔盐以及结晶水合盐等，而有机类PCM则包括石蜡、脂肪酸等。有机类PCM通常具有无相分离现象、熔化后蒸气压低、化学性质稳定、热稳定性较好、过冷度较低、无毒、无腐蚀等优势。石蜡在电池热管理领域应用最为广泛，但纯石蜡的热导率只有0.2W/mK，热导率偏低很难满足电池快速吸/放热的要求。为了弥补这一缺陷，主要采用添加高导热添加剂来提高石蜡的热导率。
图4.相变材料冷却示意图（来源：Battery thermal management system employing phase change material with cell-to-cell air cooling）
03
电池热管理解决方案——冷板
电池液冷板是电池热管理系统中直接与电池进行热交换的部件。液冷板是液 冷散热器的一种产品元件，其散热原理是在金属板材内加工形成流道，电子部件安装在水冷板的表面并在之间涂装导热介质，内部的冷却液从板的进口进去，再从出口带走部件传导的热量。
图5.电池液冷板结构示意图（来源：纳百川招股书）
根据形状和结构的不同，目前市场常见的液冷板主要有口琴管式、冲压式、挤压式、吹胀式等多种类型。钎焊复合材料制备的冲压式液冷板为目前动力电池水冷板主流制造工艺。口琴管式液冷板采用挤压铝材+散热翅片钎焊复合而成，在各种热管理系统中较为常见；冲压式液冷板具有接触面积大、换热效率高等优势；平行管式液冷管采用蛇形流道设计，主要用于圆柱电芯领域的液冷系统；吹胀式液冷管耐压与耐腐蚀性较差，目前应用较少。
图6.不同类型冷板的特点（来源：网络公开资料，洞见热管理整理汇总）
液冷板生产流程包含铝热传输材料加工环节和液冷板加工环节。在液冷板生产工艺上，同一终端应用下的液冷板不同类型产品虽在结构设计上有所不同，但加工工艺高度类似。-公众号-新能源电池热管理-以铝热传输复合材料为例，液冷板生产前道工序主要包括材料的复合以及冷轧、热轧等环节，其中复合和冷轧为水冷板生产的核心工序，冷轧为热轧卷或铸轧卷在再结晶温度之下强烈塑性变形的过程。冷轧后的半成品具有组织性能均匀、尺寸精确、表面品质高等特性。后道包括对前端退火精整后的产品再进行芯体组装、钎焊以及气密性检测等工序。
图7.冷板制备工艺（来源：华峰铝业招股说明书，纳百川招股说明书，民生证券研究院 ）
随着电池安全问题愈发受到重视，液冷板技术正成为热管理领域的重要解决方案之一。而在即将举办的iTherMConf2024热管理大会上，液冷技术将成为焦点议题之一。如果你对电池安全和液冷技术有更多的兴趣，不妨参加这一盛会一同探讨前沿技术，共同推动热管理领域的发展。
04
关于“纤焊铝合金复合材料”
铝相较铜应用于热管理系统具有成本低、轻量化、加工性好、抗腐蚀等多重优势。相较传统铜基材料导热方式，纯铝导热系数为铜的60%，单从导热性而言性能不及铜、银等金属材料；但纯铝价格不到铜的1/3，密度为铜的30%，可钎焊性能比铜好，适用于钎焊方式加工结构复杂的产品。-公众号-新能源电池热管理-此外，铝合金由于表面氧化膜的存在具有强抗腐蚀性能。EV领域的快速发展促使热传输铝钎焊复合材料需求高增。
图8.钎焊铝合金复合材料“三明治”结构。（来源：国盛证券研究所）
其中钎焊是三大焊接工艺重要门类，适用于结构复杂的液冷系统装配。焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类，熔焊与压焊应用范围较广，主要适用于高强重载领域；钎焊是利用熔点比母材（被钎焊材料）熔点低的填充金属（称为钎料或焊料），在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下，用液态钎料润湿母材和填充工件接触间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。钎焊具有变形小、焊接点光滑美观的优点，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，缺点是接头强度低，装配时对装配间隙要求高。另外根据焊料熔点不同，焊接加热温度低于450℃称为软钎焊，高于450℃称为硬钎焊，铝合金钎焊通常属于硬钎焊。
图8.水冷板生产过程通常采用气氛隧道炉进行二次钎焊将板材制备为复杂结构。
（来源：新能源汽车动力电池水冷板的设计开发，国盛证劵研究所 ）
钎焊铝合金复合材料是在传统铝合金加工基础上增加一道钎焊复合环节，制备成“三明治”复合结构。-公众号-新能源电池热管理-铝合金复合材料采用不同牌号铝合金轧制复合而成，通常为二层或三层复合结构（厚度约 1.5mm）；工艺流程是将芯材层+复合层（8-15%）按照一定比例包覆在一起，芯材层多采用3系铝合金（铝-锰），主要起支撑和散热作用，复合层多采用4系铝合金（铝-硅）作为钎焊层（部分采用7系作为防腐层），钎焊层（577-610℃）熔点较芯材层（630-660℃）略低，使用钎焊工艺制造热交换器时，钎焊温度控制在复合层熔点温度之上、芯材熔点温度之下，使复合层熔化成液态钎料而芯材保持固态，熔化的钎料依靠润湿和毛细作用吸入并保持在芯材间隙内，液态钎料和固态芯材相互扩散形成冶金结合。
图8.钎焊铝合金复合材料“三明治”结构。
（来源：华峰铝业招股说明书，纳百川招股说明书，民生证券研究院 ）
05
冷板厂家速览（部分）
1）银轮股份
浙江银轮机械股份有限公司是一家专业研发、制造和销售各种热管理和尾气后处理产品的民营股份制上市公司，现在全球拥有全资、控股子公司40多家，是我国热交换器行业首家民营上市公司、行业标准的“组长级”起草单位和国家制造业单项冠军培育企业，换热器产销量连续十几年居国内行业前列。
公司在发展过程中始终坚持“行业引领、产业报国”这一目标不动摇，围绕“节能、减排、智能、安全”四条产品发展主线，形成了“商用车与非道路热管理、乘用车和新能源热管理、发动机后处理、工业和民用换热”四大产品平台，同时秉持“文化银轮、技术银轮、品质银轮、体制银轮”的发展思路，始终追求成为热管理领域受人尊敬的优秀企业。
2）三花智控
浙江三花控股集团有限公司是一家成立于1984年的大型民营企业，总部位于中国浙江东部名城。-公众号-新能源电池热管理-公司以“管理之花、科技之花、人才之花”为内涵，致力于建筑暖通节能、家电设备和交通运输热管理领域的冷暖转换、温度控制类产品、子系统和解决方案的开发。
三花控股集团拥有家用空调、商用空调、冷冻冷藏、家电控制和汽车空调及热管理系统五大系列产品，其主导产品在全球市场的占有率领先。公司还设立了“三花中央研究院”等世界行业内一流的研发中心，并在奥地利、美国均设有海外研发中心，汇聚全球研发领军专家。-公众号-新能源电池热管理-截至2024年，三花控股集团在全球设有10个主要制造基地和50多家工厂，并在中国、日本、韩国、东南亚、欧洲以及美国等地拥有30多家销售公司/营业事务处。
3）松芝股份
松芝股份致力于打造移动式热管理系统的民族品牌，始终坚持“高效、节能、环保”的产品战略和“高技术、高品质、高服务”的市场理念。目前已形成以上海为中心，以安徽、重庆、武汉、柳州、成都、北京、厦门等地区为主要基地的国内市场布局，业务覆盖全国34个省市。目前，松芝产品远销巴西、马来西亚、印度尼西亚等海外30多个国家。
贯彻“以人为本”的企业文化，对外以客户为中心，对内以员工为中心，实现企业和个人的共同成长。关注公益事业，以社会责任为己任，源源不断地向社会传递正能量。致力于构筑坚实的诚信堡垒，树立“高技术 高质量 优服务 守信用”的品牌形象。凭借多年的诚信经营，多次被客户授予“优秀供应商”、“A级供应商”、“服务明星”等，并荣获上海市守合同重信用企业、合同信用等级AAAA级企业、五星级诚信创建企业、客车空调先锋、客车空调旗舰企业等。
4）纳百川
纳百川新能源股份有限公司主营业务为新能源汽车动力电池热管理、燃油汽车动力系统热管理及储能电池热管理相关产品的研发、生产和销售，主要产品包括电池液冷板、电池集成箱体、燃油汽车发动机散热器、加热器暖风等。
纳百川于 2012 年起即与宁德时代开展合作研 发，是宁德时代的战略供应商，产品配套供应 T 公司、蔚来汽车、小鹏汽车、 理想汽车、哪吒汽车、零跑汽车、吉利汽车、长安汽车、广汽集团、长城汽车、上汽荣威、东风日产、奔驰、大众等多家汽车品牌。在燃油汽车热管理产品方 面，纳百川的散热器产品供应法雷奥、马勒、NISSENS 等汽车热管理零部件龙头 企业和 NRF、AAP、US Motor Works 等大型汽车后市场零配件供应商，建立了 稳定的销售体系。在储能热管理系统方面，公司已成为宁德时代、中创新航、阳光电源等国内排名前列的新能源电源设备厂商的供应商。
5）方盛股份
方盛股份是一家专业从事换热器和换热系统的研发、设计、生产和销售的高新技术企业。企业销售秉承“方圆之间，盛交天下”的八字箴言，广开市场渠道，内外并举，面向全球提供解决方案、专业服务与优质产品。-公众号-新能源电池热管理-公司产品广泛应用于风力发电、余热回收、轨道交通、空压机、工程机械、汽车等多个领域，并不断向清洁能源、节能减排等新兴领域开发渗透。积极响应一带一路、双碳目标战略，深耕风力发电领域，扩大余热回收领域市场规模，努力开拓氢燃料电池热管理领域。
6）苏州瑞泰克散热科技有限公司
瑞泰克主营业务为液冷板、冷凝器、蒸发器等制冷设备、散热设备。2021年，科创新源收购瑞泰克，公司累计持有瑞泰克55%的股权，瑞泰克成为科创新源的控股子公司，瑞泰克纳入公司合并财务报表范围。
2021 年上半年瑞泰克新增投入一条储能系统用吹胀式液冷板产品线，储能系统的散热需求。储能系统用吹胀式液冷板产品线的设计产能预计为 150 万套/年/产线，达产后实际产量根据设备运行及市场情况而定。
7）纵贯线
8）东莞市迈泰热传科技有限公司
东莞市迈泰热传科技有限公司系深圳市华美泰电子技术有限公司全资子公司，成立于2011年5月。是一家专注于散热方案设计和制造的公司。公司与国内外科技型企业保持着紧密的合作关系，提供稳定、优质的产品。
具备从初级原材料到成品的全程制作及工艺品质监控，可实现高精度挤型散热片、粘接散热片、焊接散热片、压合散热片、液冷板、水冷测试系统的生产及测试。公司在广东东莞和安徽两大生产基地，年产托盘20-30万台，新能源零部件500万片每年，主要服务国内头部主机厂。产线具备生产和组装中高端散热片、散热器、水冷板、电池箱体等能力。
9）贵州永红换热冷却技术有限公司
贵州永红换热冷却技术有限公司是航空工业集团中航重机股份有限公司的全资子公司，是航空冷却系统（附件）和民用热交换器的专业化生产企业，并于2022年正式设立为中航重机民用产业中心。
永红换热从事热交换器研发制造已有50余年历史，作为专业化的研发制造企业，具备扎实的技术底蕴和卓越的加工品质，换热系统逐步向多功能、模块化、多介质、复合式发展，产品结构由单一式热交换器发展到复合式热交换器及热管理系统，拥有板翅式换热器、管带式散热器、板式换热器、铝钎焊式水冷板、精密结构冷却机箱五大基础产品平台，公司开发研制的高压板翅式换热器、多相流高效换热器、复合式热交换器、铝质板式热交换器已达到发达国家同等水平。
06
储能/EV助力“冷板”迎来蓝海
在建立人类命运共同体、共同应对全球气候变化大背景下，《巴黎协定》提出在二十一世纪下半叶实现全球温室气体的“净零排放”，目前全球已有超过120 个国家及地区提出“碳中和”目标和新能源应用的发展规划，极大程度上促进了新能源汽车和储能等相关行业的蓬勃发展。-公众号-新能源电池热管理-从全球范围来看，2020 年至2022 年期间，汽车动力电池出货量由 158.20 吉瓦时增长至 684.20 吉瓦时，储能电池出货量由 28.50 吉瓦时增长至 159.30 吉瓦时，市场容量均实现了数倍增长。
我国是全球气候治理的积极的倡导者和坚定的行动派。在 2020 年举行的第七十五届联合国大会上，我国政府提出了 2030 年前二氧化碳排放达到峰值，2060 年前实现碳中和的发展目标。在双碳战略驱动下，新能源汽车和储能等相关行业发展空间广阔。在新能源汽车领域，2022 年度国内新能源汽车销量688.7 万辆，渗透率为 25.6%，根据《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》，到2035 年电动汽车和混合动力汽车将完成对传统燃油汽车的全面替代。在不考虑电池集成技术革新所引致的电池液冷板产品附加值提升等因素的情况下，预测 2025 年全球动力电池液冷板的市场规模将达到 145 亿元，其中国内市场规模将达到 96 亿元，较 2022 年分别增长 95.95%和 104.26%，具有广阔的成长空间。
图2.2020-2025动力电池冷板市场规模（来源：纳百川招股书）
在储能领域，根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟（CNESA）的统计数据，截至 2021 年底我国新型储能累计装机规模为 5,729 兆瓦，根据《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，到 2025 年我国新型储能装机规模达30,000 兆瓦以上。由上可知，我国新能源汽和新型储能市场规模正处于高速发展的“快车道”。
图2.我国新型储能装机规模预测（来源：纳百川招股书）
电池液冷板是动力电池和储能电池热管理系统的关键零部件，用以维持电池适宜的工作温度，需要具备良好的密封性、一致性等性能。同时，在电池系统集成技术革新的背景下，电池液冷板与电池箱体的集成度提高，除控温外还承担起承载、固定、保护和集成电池系统的功能，产品附加值进一步提高。随着新能源电池市场规模的持续扩大和电池系统集成技术的迭代升级，电池液冷板产品也将迎来巨大的市场需求增长。
政府激励措施和严格的排放法规进一步加速了电动汽车的采用，增加了对先进冷却解决方案的需求。此外，电池技术的进步导致更高的能量密度，需要更有效的冷却机制，从而推动电池冷却板市场的增长。预计到 2033 年，电动汽车领域将保持其主导地位。
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