国内外PTC热敏电阻行业市场分析-华巨电子


在传统内燃机汽车中,基本上绝大多数的蓄电池是铅酸电池,电池容量大部分分布在0.5kWh~1kWh,价格在300元~500元之间。随着汽车电气化程度的加深,对电池的容量和功率有了新的要求,在近几年发展迅速的PHEV和纯电动汽车中,核心动力电池已变成了锂离子电池。

在新能源汽车中,电池组容量与其在整车成本中的占比呈正相关。例如,日产Leaf中的电池容量为24kwh,电池成本占整车总成本为30%左右。而Tesla的ModelS型汽车,由于电池容量高达85kwh,电池成本在整车成本中占比高达55%。目前,铅酸电池还是汽车电池中最主要的电池类型,新能源汽车的推广和发展将会大幅度拉动汽车动力电池的需求,特别是未来将拉动锂离子电池的需求。

  另一方面,锂离子电池使用量的增加,又拉动了PTC材料在整车中的使用量。通常意义上的PTC是指一种以钛酸钡为主要成分的高技术半导体功能陶瓷材料,具有电阻值随着温度变化而变化的特性,特别是在居里温度点附近电阻值跃升有3~7个数量级。此种PTC利用其最基本的电阻温度特性及电压-电流特性与电流-时间特性,已广泛应用于工业电子设备,汽车及家用电器等产品中,以达到自动消磁、过热过流保护,马达启动,恒温加热,温度补偿、延时等作用。

  电池内的PTC与上述PTC并不相同,通常被称之为“自恢复保险丝”,其含义为高分子聚合物开关,它是近几年出现的新型正温度系数过流过温保护元件,它的特点是当温度达到某定值时,其电阻值会显著增加,呈高阻状态,相当于断开回路,而当使温度降低后,它便自动复位导通,恢复至低阻状态,并且这种断开-自动恢复过程可重复数千次。

  汽车电气化进程中,电池的安全性已引起了汽车产业的高度重视,在纯电动汽车中,电池的安全性已成为决定产品能否普及的三大核心因素之一。在电池系统发生事故时,常常遇见异常电池瞬间大量放出热能,导致周围的电池环境温度瞬间变高,从而发生连锁式的电池燃烧和爆炸。而PTC是一种热敏电阻,在电芯的结构中常常设置在正负极的连接处。在正常情况下,其阻值很小,损耗也很小,不影响电路正常工作;但若有过流(如短路)发生,其温度升高,它的阻值随之急剧升高,达到限制电流,阻断电池正负极的,从而能够一定程度上缓解和阻止后续的连锁式燃烧和爆炸等危险情况。

  新能源汽车未来采用的电池PTC将数十倍于智能终端电池PTC市场,且产品技术含量和市场定位高端(智能手机大部分属于低端市场),为PTC市场打开一片广阔的天空。特斯拉最新的一辆新能源中采用PTC约8,000多片,按照每片0.4元测算,一台车需要采用PTC约3,000元左右,而一台Iphone手机采用的PTC价值仅0.6元;按照到2020年全球新能源车销量1,000万辆,按照一台新能源车采用PTC约1,500元测算,年全球新能源汽车用电池PTC市场空间约在150亿元。

  车电气系统中使用的PTC主要是在过压或过流的情况下,起到保护电路板、执行器等的功能。相对于熔断丝而言,PTC阻断相应时间更快,响应时间是熔断丝的1/5~1/10,且具有可恢复性,可反复多次使用,从而为客户免去了更换熔断丝的麻烦。

  目前在国内上100家生产PTC电阻的厂家,90%以上只能生产工艺简单的作为加热功能的PTC产品。而在PTC热敏电阻领域,很多厂家由于原材料的选择和过程工艺控制不够,常常在经受耐流冲击实验中,PTC片出现开裂现象,同时机械强度明显下降,通过显微镜观察发现片内存在异常晶粒的成长。

  瑞侃(美国泰科的子公司)是全球聚合物PTC自复式元件最大的供应商,已开发出若干专门用于保护电池应用的材料平台。每种材料平台都可提供不同的性能特征,可使工程师得到更大的设计灵活性。排名第二的供应商为台湾上市公司聚鼎科技(国内的工厂是昆山聚达),该公司2012年全球市场占有率为12%。

  在国内,如华巨电子,长园维安、沃尔核材、武进威瑞等已具备此类PTC产品的技术和生产能力。华巨电子是国内PTC电路保护元件的生产企业。该公司PTC产品性能与瑞侃相当,但是成本只有瑞侃的50%左右。

  在PTC热敏电阻行业中,关键原材料质量的选择、过程生产工艺的优化和检测手段的健全,是保证产品质量的前提。同时,具有自动化生产设备的厂商可保证产品的合格率达到80%,而国内部分厂商的手动生产线合格率只有40%~50%。同等重要的是,丰富的产品种类和规格,系列化的产品体系,快速的新品研发能力,才能满足客户在不同场合下的个性需求。

  据公布数据显示,2012年PTC在电池领域的市场容量为4.05亿美元,贴片式PTC产品(SMD,主要集成于电子电路板中)的市场容量大约为1亿美元,全球PTC市场容量合计大约为6亿美元。PTC在传统18650电池中每片成本大约为0.5元。在加上PTC在汽车电子产品中的应用,以此测算,每100万辆新能源汽车的销售将为PTC带来5~10亿人民币的市场容量。受益于智能手机、笔记本电脑等电子消费品对电池需求的拉动,以及汽车电气化对电池需求量的提升,预计PTC市场将保持10~20%的增长率。

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