陶瓷材料在新能源汽車中的應用

陶瓷材料在新能源汽車領域正發(fā)揮關鍵作用，通過提升安全性、優(yōu)化效率及實現輕量化，重構產業(yè)鏈。國內公司在多項技術上取得突破，形成局部優(yōu)勢，未來有望在更多場景中展現其獨特價值。

陶瓷材料在新能源汽車中的應用正逐步從輔助角色轉變?yōu)殛P鍵支柱，其獨特的物理化學特性（如高耐熱性、輕量化、絕緣性、高硬度等）有效解決了電動化、智能化進程中的技術痛點。以下是陶瓷材料在新能源汽車中的核心應用場景及技術突破：

陶瓷涂覆隔膜

傳統(tǒng)聚烯烴隔膜在高溫下易收縮造成短路，而氧化鋁/氮化鋁陶瓷涂覆隔膜將耐溫上限提升至500℃，熱失控觸發(fā)時間從3秒延長至18分鐘，顯著提升電池安全性。例如，重慶及鋒科技的氮化鋁陶瓷隔膜通過3D蜂窩結構設計，孔隙率提升至45%，離子電導率提高20%，某高端車型實測續(xù)航增加7%。

用于動力電池蓋板與極柱之間的密封導電連接，替代傳統(tǒng)高分子材料。湖南安地亞斯公司采用高純氧化鋁陶瓷及厚膜鍍鎳工藝，產品具有高絕緣性、耐腐蝕性和機械強度，成為比亞迪刀片電池的核心供應商，并牽頭制定國家行業(yè)標準。

氮化硅陶瓷軸承

電機軸承需適應高轉速（1.5萬轉/分鐘以上）和電磁場變化，氮化硅陶瓷軸承因密度低（僅為鋼的42%）、高硬度（2800HV）、耐電腐蝕等特性成為主流。特斯拉Model 3采用NSK混合陶瓷軸承（含50個氮化硅球），奧迪ATA250電機使用全陶瓷軸承，壽命可達50萬公里（鋼制軸承僅15萬公里）。

碳化硅軸承與電驅效率提升

碳化硅軸承可下降摩擦損耗，使驅動電機效率提升2.3%。重慶及鋒科技采用HIP燒結工藝制造的碳化硅軸承，重量減輕60%，噪音下降至63dB（鋼制軸承72dB）。

氮化硅陶瓷基板

800V高壓平臺對散熱要求極高，氮化硅基板熱導率達90W/(m·K)（氧化鋁僅24W/(m·K)），抗彎強度800MPa。特斯拉Model 3的SiC MOSFET模塊采用氮化硅基板封裝，模塊體積縮小40%，熱循環(huán)壽命超5萬次。國內中材高新已突破流延成型工藝，可生產0.25mm超薄基板，打破日本壟斷。

陶瓷絕緣子可阻斷電弧，避免自燃。日本松下、美國TE公司主導市場，國內安地亞斯正研發(fā)替代產品，應用于儲能及充電樁領域。

陶瓷相變材料

鋯酸鋰陶瓷相變材料在-30℃極寒環(huán)境中可將電池提前預熱時間從45分鐘縮短至12分鐘，低溫續(xù)航損耗減少19%，儲熱密度達380kJ/kg，且相變過程零膨脹，完美匹配電池包形變需求。

熱管理系統(tǒng)部件

銀輪股份等公司提供陶瓷基熱管理模塊，優(yōu)化電池冷卻與空調系統(tǒng)效率。

碳陶（C/C-SiC）制動盤

以碳纖維和碳化硅復合而成，比傳統(tǒng)鑄鐵制動盤減重20kg，續(xù)航增加50km。其耐高溫性（1200℃以上）和耐磨性可延長使用年限，成為線控制動的關鍵部件。

用于激光雷達窗口和車載攝像頭鏡片，兼具透光性（與玻璃相當）和耐高溫、耐腐蝕特性，適應極端環(huán)境。

片式多層陶瓷電容（MLCC）在電機控制系統(tǒng)、ADAS中用量激增，單車需求從傳統(tǒng)車的3000顆增至電動車的1萬顆以上，風華高科等公司加速布局車規(guī)級產品。

國產替代加速

軸承領域：江蘇魯岳、中材高新突破熱等靜壓（HIP）氮化硅球批量化生產，產品出口至SKF、鐵姆肯等國際巨頭。

基板領域：中材高新氮化硅基板熱導率突破100W/(m·K)，彎曲強度達700-800MPa，接近日本東芝水平。

高端陶瓷球需滿足G5以上精度和表層無缺點，國內公司仍依賴進口高純粉末（如UBE的氮化硅粉），加工精度與日系公司（ASK、椿中島）存在差距。

未來趨勢

市場增長

預計2025年全球新能源汽車陶瓷球市場規(guī)模達40億元，2030年突破200億元；氮化硅基板、碳陶制動盤等細分領域復合增長率超30%。

技術融合

陶瓷材料與AI、3D打印結合，推動定制化生產。例如，激光雷達陶瓷窗口的微結構設計可優(yōu)化光學性能。

陶瓷材料通過安全性提升、效率優(yōu)化、輕量化三大路徑重構新能源汽車產業(yè)鏈。盡管高端市場仍被日歐美主導，但國內公司在密封件、軸承、基板等領域的突破已形成局部優(yōu)勢。未來，隨著政策支持與技術迭代，陶瓷材料有望在800V高壓平臺、固態(tài)電池、智能駕駛等場景中發(fā)揮更大價值。