安全与环保-铜材料在新能源汽车的应用

2023年上半年，中央和地方促消费政策频繁落地，并积极开展新能源下乡活动。作为促销费的重要组成部分，各地区针对促进新能源汽车消费的相关优惠政策也接踵而来。2023年6月，财政部、国家税务总局、工业和信息化部联合发布《关于延续和优化新能源汽车车辆购置税减免政策》公告，宣布将新能源汽车购置税减免政策延续到2027年，将持续为新能源汽车消费提供强有力支持。

延续和优化新能源汽车车辆购置税减免政策有利于稳定市场预期、优化消费环境，进一步释放新能源汽车的消费潜力，扩大有效需求。根据中汽协发布的2023年1-6月统计数据，今年上半年新能源汽车完成产销分别为378.6万辆和374.7万辆，同比增长42.4%和44.1%，2023年上半年新能源汽车的市占率达到28.3%以上。其中仅6月份，新能源汽车产销单月同比增长了32.8%和35.2%，6月新能源汽车市占率达到30.7%。

作为新能源汽车重要的原材料之一，铜材料在新能源汽车领域的应用也在持续增长。在新能源汽车中，铜材料主要应用于高低压线束、驱动电机、锂离子动力电池、以及其他电气设备。

与传统汽车相比，新能源汽车由于采用了更多的电气设备，包括电池、电驱动、智能驾驶辅助、车载娱乐与舒适等，需要采用高压线束和更多的低压线束。新能源汽车的高压系统包括电池包、驱动电机、逆变器、车载充电机等设备，需要使用专用的高压线束连接。

新能源乘用车的电压一般在600-800伏特、电流可以达到250安培。虽然铝导线理论上也可以使用，但是铝导线由于占用更大空间、更粗的线束造成转弯半径增大。此外，铝的抗拉强度、膨胀系数都不如铜，而且铝导线表面极易形成氧化铝薄膜，形成一定的绝缘作用，影响接触部位的电阻，因此新能源汽车高压线束导体材料基本都使用退火纯铜。

另一方面，根据相关统计，故障电弧导致的新能源汽车火灾比例高达 60%，对新能源汽车安全带来潜在风险。充电插拔和车辆颠簸都会增加电弧产生的几率。故障电弧对新能源汽车电气系统带来巨大威胁。为了降低电弧故障的风险，对于高压线束配套使用的接触件铜材要求耐高温、加工成型性良好、内部弹性均匀、耐蚀性好、导电、导热率高和可焊性好。如果采用非纯铜材料，可能会增加相应的火灾风险。

电驱动系统是铜材料在新能源汽车领域另一个主要应用领域。以特斯拉为代表的高性能电动汽车采用了铜转子电机以获得更高的效率。与内燃机相比，不论是异步电机还是永磁同步电机都具有显著的能效优势，且不需要要复杂的变速系统就可以实现转速的灵活控制。铜材料由于具有优异的导电性和散热性，是各类驱动电机最主要的材料。为了进一步提升驱动电机的性能，扁线电机、铜转子电机等技术持续发展，已经成为新能源汽车驱动电机的主流技术。

铜材料在新能源汽车电池包的主要应用是锂离子电池负极的集电体材料。由于锂离子的嵌入效应，锂离子电池负极的集电体需要采用铜箔。为了提升锂离子电池的能量密度，更薄的铜箔被应用于锂离子电池。另一方面，铜材料也被用于电池包中的铜排，以提高锂离子电池包的安全性。

铜材料便于回收利用。在新能源汽车报废后，绝大部分铜材料可以被回收利用，也助力降低新能源汽车的全寿命碳排放。