高分子材料在新能源汽车功能部件中的应用研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.05.021

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (5): 132-138.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.05.021

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高分子材料在新能源汽车功能部件中的应用研究进展

李文卓, 邱穆楠(), 温变英()

北京工商大学轻工科学与工程学院，北京 100048

收稿日期:2024-10-19 出版日期:2025-05-26 发布日期:2025-05-22
通讯作者: 邱穆楠（1995—），女，讲师，从事聚合物基功能材料研究，qiumunan@btbu.edu.cn
温变英（1964—），女，教授，从事高分子功能复合材料、生物基塑料及绿色复合材料、高分子材料循环利用等研究，wenby@btbu.edu.cn
E-mail:qiumunan@btbu.edu.cn;wenby@btbu.edu.cn

Research progress in applications of polymer materials for functional component of new energy vehicles

LI Wenzhuo, QIU Munan(), WEN Bianying()

School of Light Industry Science and Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2024-10-19 Online:2025-05-26 Published:2025-05-22
Contact: QIU Munan, WEN Bianying E-mail:qiumunan@btbu.edu.cn;wenby@btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

在全球汽车行业积极追求环保低碳的背景下，新能源汽车因清洁高效特性迎来了技术革命与发展机遇。与传统汽车相比，新能源汽车的功能部件在其续航里程、驾驶体验及安全性等多个关键性能指标方面发挥着至关重要的作用，同时对材料提出了更高的要求。高分子材料因其易加工、低成本及可改性等优势，在新能源汽车的功能部件中具有重要的应用价值。本文综述了高分子材料在新能源汽车功能部件，包括动力电池、热管理系统、控制及驱动系统中的应用与目前的研究进展，并对未来的发展方向进行了展望。

关键词: 新能源汽车, 高分子材料, 功能部件, 研究进展

Abstract:

As the global automotive industry actively pursues environmental protection and low carbon， new energy vehicles have become the core development trend due to their unique energy configuration and usage characteristics. Compared to traditional vehicles powered by internal combustion engine， the functional components of new energy vehicles play a crucial role in constituting critical performance parameters， including range， driving experience， and safety， and meanwhile there is a higher demand on the used materials. Polymers exhibit important application values in the functional components of new energy vehicles due to their advantages， such as easy processing， low cost， and modification. This paper reviewed the research progress in the development and applications of polymers in the functional components of new energy vehicles， including power batteries， thermal management systems， control， and drive systems， etc.， and also prospected the future development of polymers in new energy vehicles.

Key words: new energy vehicle, polymer material, functional component, research progress

中图分类号:

TQ322

李文卓, 邱穆楠, 温变英. 高分子材料在新能源汽车功能部件中的应用研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 132-138.

LI Wenzhuo, QIU Munan, WEN Bianying. Research progress in applications of polymer materials for functional component of new energy vehicles[J]. China Plastics, 2025, 39(5): 132-138.

图/表 7

图1 锂离子电芯的（a）内部结构［5］、（b）工作原理［6］

Fig.1 （a） internal structure［5］ and （b） working principle［6］ of the lithium⁃ion battery

电极材料	放电比容量/mAh·g^-1	容量保持率/ 循环次数/%·次^-1
PI⁃COF ^［13］	70.6（25mA/g）	80/10 000
PVDF/Super⁃P/POFP^［14］	85 （50 mA/g）	77/500
PVDF/NCM811/Ni^［15］	215.2 （0.5 C）	83/300
Zn₂TiO4@PPy ^［9］	297.5、248.4、184.8 （50、100、500 mA/g）	—
PPy/Al₂O₃/LMO^［16］	121.73（1 C）	95/100
交联PANI^［8］	120.5、113.8、92.5 （50、100、500 mA/g）	99/150
PANI /C⁃LFP^［17］	160、114 （0.2、5 C）	>90/60
PTh/CFx ^［18］	715 （0.05 C），270 （4 C）	84/300
p⁃FcPZ@G^［19］	250 （50 mA/g）	99/10 000
Qz⁃EPE ^［20］	65 （1.5 C）	74/500
pBABT^［21］	442 （500 mA/g）	90.7/1 000
NP4^［22］	260.7 （20 mA/g）	80/4 000
NCM811@PANI⁃PVP^［23］	152 （6.5 C）	88/100

表1 高分子材料在电极中的应用

Tab.1 Application of the polymer materials in electrodes

图2 电池隔膜的微观形貌［38］

Fig.2 Morphology of the battery separators［38］

图3 PU隔热泡棉垫片电池模组中的应用

Fig.3 Application of the PU insulation foam in battery module

图4 PPO电池模组壳体［60］

Fig.4 PPO as the battery module case［60］

图5 车规级IGBT注塑外壳［61］

Fig.5 Car gauge grade IGBT injection molded shell［61］

图6 传动控制用PEEK齿轮［62］

Fig.6 PEEK gear for transmission control［62］

参考文献 62

1	谢先树. 质子交换膜燃料电池车辆安全分析［J］. 汽车工艺与材料， 2024， 38（11）： 1⁃8.
	XIE X S. Safety analysis of proton exchange membrane fuel cell vehicle［J］. Automoble Technology ＆ Material， 2024， 1： 1⁃8.
2	张建周，褚观耀. 新能源汽车动力电池性能检测技术研究［J］. 时代汽车， 2024，（13）： 100⁃102.
3	卢欣欣，曹莹，贾鹏飞，等. 新能源汽车动力电池的研究与分析［J］. 时代汽车， 2023，（20）： 114⁃116.
	LU X X， CAO Y， JIA P F， et al. Research and analysis of new energy vehicle power battery［J］. Auto Time， 2023，（20）： 114⁃116.
4	《中国公路学报》编辑部. 中国汽车工程学术研究综述［J］. 中国公路学报， 2023， 36（11）：1⁃192.
	Editorial Department of China Journal of Highway and Transport. Review on China's automotive engineering research progress：2023［J］. China Journal of Highway and Transport， 2023， 36（11）： 1⁃192.
5	方原 999. 软包电池之铝塑膜详解（兼谈东尼电子）［Z/OL］．2022⁃05⁃23［2024⁃10⁃10］．.
6	菅野了次. 村田专家带你了解锂离子电池的工作原理和特点［Z/OL］.［2024⁃10⁃10］．.
7	杜志强. 高分散性多壁碳纳米管导电浆料的制备及其在锂电池中的应用研究［D］. 合肥大学， 2024.
8	Xu Lihuan， Hao Xin， Chang Su. Effect of cross⁃linking on electrochemical performances of polyaniline as the cathode material of lithium⁃ion batteries［J］.Polymer Bulletin， 2024， 79： 5 261⁃5 278.
9	Zou Mingci， Wang Yuanyun， Han Mengcheng， et al. Zn₂TiO₄ spheres coated with polypyrrole as high⁃performance negative for Li⁃ion batteries［J］. Ionics， 2022， 28： 4 611–4 620.
10	王娟. 导电聚合物在电极材料中的应用研究［D］. 华中科技大学， 2020.
11	Walsh Frank C， Wang Shuncai， Zhou Nan. The electrodeposition of composite coatings： diversity， applications and challenges［J］. Current Opinion in Electrochemistry， 2020， 20： 8⁃19.
12	Kausar Ayesha. Corrosion prevention prospects of polymeric nanocomposites： a review［J］. Journal of Plastic Film&Sheeting， 2019， 35（2）： 181⁃202.
13	Sheng Lei， Dong Yanying， Yu Dou， et al. Polymerization⁃tailored polyimides as cathodes for lithium⁃ion batteries［J］. Materials Advances， 2021， 17： 5 785⁃5 790.
14	Zhang Xiangyang， Xu Qing⁃yu， Wang Shijie， et al. One⁃step synthesis of a polymer cathode material containing phenoxazine with high performance for lithium⁃ion batteries［J］. ACS Applied Energy Materials， 2021， 4（10）： 11 787⁃11 792.
15	Ko Hyein， Kim Minsung， Yeong Hong Soo， et al. Plasma⁃assisted mechanochemistry to covalently bond ion⁃conducting polymers to Ni⁃rich cathode materials for improved cyclic stability and rate capability［J］. Applied Energy Materials， 2022， 5（4）： 4 808⁃4 816.
16	Liang Zhu， Zhang Yingbing， Zhao Xiaoyu， et al. Polypyrrole/Al₂O₃/LiMn₂O₄ cathode for enhanced storage of Li ions［J］. Electrochemistry Communications， 2021， 124： 106951.
17	Chen Wei⁃Min， Huang Yun⁃Hui， Yuan Li⁃Xia. Self⁃assembly LiFePO₄/polyaniline composite cathode materials with inorganic acids as dopants for lithium⁃ion batteries［J］. Journal of Electroanalytical Chemistry， 2011， 660（1）： 108⁃113.
18	Yin Xiaodong， Yu Li， Feng Yiyu， et al. Polythiophene/graphite fluoride composites cathode for high power and energy densities lithium primary batteries［J］. Synthetic Metals， 2016， 220： 560⁃566.
19	Yang Zhao， Ni Minghan， Nuo Xu， et al.High⁃performance lithium⁃ion batteries based on polymer/graphene hybrid cathode material［J］. Science China Chemistry， 2023， 66： 2 683⁃2 689.
20	Huan Wang， Emanuelsson Rikard， Liu Haidong， et al. A conducting additive⁃free high potential quinone⁃based conducting redox polymer as lithium ion battery cathode［J］. Electrochimica Acta， 2021， 391： 138901.
21	Ning Xu， Mei Shiwei， Chen Zhangxin， et al.High⁃performance Li⁃organic battery based on thiophene⁃containing porous organic polymers with different morphology and surface area as the anode materials［J］. Chemical Engineering Journal， 2020， 395： 124795.
22	Zhang Yuyuan， Zhang Zijian， Jia Jiru， et al.Cyclen⁃linked benzoquinone based carbonyl network polymer for high⁃performance lithium organic battery［J］. Journal of Electroanalytical Chemistry， 2023， 932： 117251.
23	Gan Qingmeng， Ning Qin， Zhu Youhuan， et al.Polyvinylpyrrolidone⁃induced uniform surface⁃conductive polymer coating endows Ni⁃Rich LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ with enhanced cyclability for lithium⁃ion batteries［J］. Applied Materials， 2019， 11： 12 594⁃12 604.
24	Hu Jiqing. Study on polyimide active materials and binders for lithium ion batteries［D］. South China University of Technology， 2019.
25	Kang Jeong Min， Woo Kim Hyoung， Young Seok Jang， et al.Thick positive electrode using polytetrafluorethylene （PTFE） binder for high⁃energy⁃density lithium⁃ion batteries［J］. The Korean Electrochemical Society， 2021， 24： 28⁃33.
26	Fan Xiaoying， Peng Chen， Xu Yin， et al.One stone for multiple birds： a versatile cross⁃linked poly（dimethyl siloxane） binder boosts cycling life and rate capability of an NCM 523 cathode at 4.6 V［J］. Applied Materials & Interfaces， 2022， 14： 16245⁃16257.
27	杨琪，邓南平，程博闻. 锂电池中的凝胶聚合物电解质［J］. 化学进展， 2021， 33（12）：2 270⁃2 282.
	YANG Q， DENG N P， CHENG B W. Gel polymer electrolytes in lithium batteries［J］. Progress in Chemistry， 2021， 33（12）： 2 270⁃2 282.
28	Jiang Yujie， Chao Xu， Kang Xu， et al.Surface modification and structure constructing for improving the lithium ion transport properties of PVDF based solid electrolytes［J］. Chemical Engineering Journal， 2022， 442： 136245.
29	Sindhu K P， Abdul Majeed S S M， Shahitha Parveen J. PEO/PMMA solid nanocomposite polyelectrolyte with enhanced ionic conductivity and promising dielectric properties［J］. Journal of Electronic Materials， 2021， 50： 6 654–6 666.
30	Lin Yuhan， Chen Jiahong， Zhu Junli， et al. In⁃situ construction of tetraethylene glycol diacrylate based gel polymer electrolyte for long lifespan lithium metal batteries［J］. Surfaces and Interfaces， 2023， 37： 102737.
31	Liu Lehao， Mo Jinshan， Li Jingru， et al.Comprehensively⁃modified polymer electrolyte membranes with multifunctional PMIA for highly⁃stable all⁃solid⁃state lithium⁃ion batteries［J］. Journal of Energy Chemistry， 2020， 48： 334⁃343.
32	Jamalpour Seifollah， Ghahramani Maral， Seyed Reza Ghaffarian， et al. The effect of poly（hydroxyl ethyl methacrylate） on the performance of PVDF/P（MMA⁃co⁃HEMA） hybrid gel polymer electrolytes for lithium ion battery application［J］. Polymer， 2020， 195： 122427.
33	Wang Xiuli， Hao Xiaojing， Dan Cai， et al. An ultraviolet polymerized 3D gel polymer electrolyte based on multi⁃walled carbon nanotubes doped double polymer matrices for lithium⁃sulfur batteries［J］. Chemical Engineering Journal， 2020， 382： 122714.
34	Zhao Huijuan， Deng Nanping， Ju Jingge， et al.Novel configuration of heat⁃resistant gel polymer electrolyte with electrospun poly （vinylidene fluoride⁃co⁃hexafluoropropylene） and poly⁃m⁃phenyleneisophthalamide composite separator for high⁃safety lithium⁃ion battery［J］. Materials Letters， 2019， 236： 101⁃105.
35	Liang Y F， Xia Y， Zhang S Z， et al.A preeminent gel blending polymer electrolyte of poly（vinylidene fluoride⁃hexafluoropropylene）⁃poly（propylene carbonate） for solid⁃state lithium ion batteries［J］. Electrochimica Acta， 2019， 296： 1 064⁃1 069.
36	Wang Yi⁃Fan， Ming Sun， Liu Wei⁃Liang， et al.Thermoplastic polyurethane/poly（methyl methacrylate）/titania gel electrolyte film with high voltage and coulombic efficiency for lithium⁃ion battery［J］. Ionics， 2019， 25： 3 695–3 704.
37	林志远.固态锂电池用新型聚合物电解质研究［D］.北京工业大学，2020.
	Lin Zhiyuan. Study of novel polymer electrolyte for solid lithium batteries［D］. Beijing University of Technology， 2020.
38	Celgard Products Data Sheets［Z/OL］.［2024⁃10⁃10］..
39	龚文正，谷俊峰，阮诗伦，等.静电纺丝制备高强度聚偏氟乙烯锂离子电池隔膜［J］.高分子材料科学与工程，2019，35（03）：148⁃155.
	GONG W Z， GU J F， RUAN S L，et al. Preparation of high⁃strength polyvinylidene fluoride lithium⁃ion battery separator by electrospinning［J］. Polymer Materials Science and Engineering， 2019， 35（03）： 148⁃155.
40	唐成玉.聚丙烯腈/聚偏氟乙烯锂离子电池隔膜的制备与性能研究［D］.四川轻化工大学，2021.
41	曾浩，吕毅，王鹏，等. 静电纺丝聚酰亚胺微纤/聚乙烯复合隔膜的结构与性能研究［J］. 云南化工，2020，47（6）：46⁃47.
	ZENG H， LV Y， WANG P，et al. Structure and properties of electrospinning polyimide microfiber/polyethylene composite diaphragm［J］. Yunnan Chemical Technology， 2020， 47（6）： 46⁃47.
42	龚文正.聚芳醚砜酮锂离子电池隔膜的制备及性能研究［D］.大连理工大学，2020.
43	朱威威，朱世从，王广健.碳纳米管/石墨烯/氮化硼导热硅脂的制备及性能研究［J］.兰州文理学院学报（自然科学版），2021，35（03）：40⁃44.
	ZHU W W， ZHU S C， WANG G J. Study on preparation and performances of thermal conductive silicon greases filled with CNTs/graphene/h⁃BN［J］. Journal of Lanzhou University of Arts and Science（Natural Sciences）， 2021， 35（03）： 40⁃44.
44	陈世容，暴玉强，王强，等.高导热硅脂的研制［J］.有机硅材料，2019，33（06）：446⁃451.
	CHEN S R， BAO Y Q， WANG Q，et al. Preparation of high thermal conductivity silicone grease［J］. Silicone Material， 2019， 33（06）： 446⁃451.
45	张崇印，王瑛，胡励，等.高导热硅酯复合材料的制备及性能［J］.电镀与涂饰，2019，38（24）：1 337⁃1 341.
	ZHANG C Y， WANG Y， HU L，et al. Preparation and properties of silicone composites with high thermal conductivity［J］. Electroplating & Finishing， 2019， 38（24）： 1 337⁃1 341.
46	黄计锋，闻明，徐华斌，等.高导热低热阻硅脂的制备与性能研究［J］.化工新型材料，2022，50（09）：120⁃123.
	HUANG J F， WEN M， XU H B，et al. Preparation and performance of silicone grease with high thermal conductivity and low thermal resistance［J］. New Chemical Materials， 2022， 50（09）： 120⁃123.
47	陈川，夏延秋，陈俊寰.碳纳米管/氮化硼导热硅脂的制备及其导热性能研究［J］.中国胶粘剂，2017，26（08）：42⁃47.
	CHEN C， XIA Y Q， CHEN J H. Study on preparation and heat⁃conductivity of heat⁃conducting silicone with CNTs/BN powders［J］. China Adhesives， 2017， 26（08）： 42⁃47.
48	瓦克研发出供电子产品使用的易涂覆型导热胶粘剂［J］.电子世界，2015，（24）：6.
49	熊雯雯.高导热环氧树脂复合绝缘胶黏剂的制备与性能研究［D］.北京交通大学，2020.
50	丁冉.快结晶型水性聚氨酯的制备及其在导热胶粘剂上的应用［D］.安徽大学，2021.
51	于佳慧. 聚氨酯阻燃材料的制备及隔热性能研究［D］. 兰州理工大学， 2022.
52	朱雪利. 阻燃聚氨酯泡沫及其复合隔热材料的制备和性能研究［D］. 天津工业大学， 2023.
53	曹中华，盛仁斌，杜庆元. 一种轻质PU发动机舱隔热垫的应用研究［J］. 汽车工艺与材料， 2022，（09）： 34⁃38.
	CAO Z H， SHENG R B， DU Q Y. Application research on a lightweight PU engine hood insulation pad［J］. Automobile Technology & Material， 2022，（09）： 34⁃38.
54	Bhoite Sangram P， Kim Jonghyuck， Wan Jo， et al. Understanding the influence of gypsum upon a hybrid flame retardant coating on expanded polystyrene beads［J］. Polymers， 2022， 14（17）：3570.
55	Yoda Satoshi， Takeshita Satoru， Ono Takumi， et al. Development of a new silica aerogel⁃polypropylene foam composite as a highly flexible thermal insulation material［J］. Frontiers in Materials， 2021， 8： 674846.
56	Yang Cheng， Xiang Zhang， Qin Yixiu， et al. Super⁃elasticity at 4K of covalently crosslinked polyimide aerogels with ultrahigh negative poisson′s ratio［J］. Nature Communications， 2021， 12： 4092.
57	梁留博，姜博涛，白宇，等. 碳纤维/聚醚醚酮复合泡沫的制备与性能研究［J］.长春工业大学学报， 2022， 43（Z1）： 494⁃499.
	LIANG L B， JIANG B T， BAI Y，et al. Preparation and properties of carbon fiber/poly （ether ether ketone） composite foam［J］. Journal of Changchun University of Technology， 2022， 43（Z1）： 494⁃499.
58	吴一凡，王兴涛，万红敬，等. 基于SiO₂气凝胶及空心微珠填料的织物用隔热涂料的性能研究［J］. 涂料工业， 2023， 53（4）： 70⁃74.
	WU Y F， WANG X T， WAN H J，et al. Study on the properties of thermal insulation coatings for fabrics based on SiO₂ aerogel and hollow bead filler［J］. Paint & Coatings Industry， 2023， 53（4）： 70⁃74.
59	杨会康. 高性能纤维泡沫体系的构建与挤压成型研究［D］. 华南理工大学， 2023.
60	美聚高.详解动力电池PPO塑料壳体材料的典型应用［Z/OL］.（2021⁃07⁃04）［2024⁃10⁃10］..
61	车规级IGBT注塑外壳（PBT、PPS）［Z/OL］.［2024⁃10⁃10］..
62	PEEK齿轮（传动控制）［Z/OL］.［2024⁃10⁃10］..

[1]	郭三刺, 王蕾, 袁洪跃, 杨怡丹, 刘宪虎, 潘亚敏. 辐射制冷材料及其应用研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 132-140.
[2]	郑天宜, 张犇, 郭敏, 王颖. 用于骨组织再生的电活性高分子材料研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 113-117.
[3]	董光, 侯仰喆, 袁洪跃, 刘宪虎, 潘亚敏. 多孔聚乳酸材料的制备及结构性能优化进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 132-140.
[4]	刘顺权, 张馨月, 冯占苗, 傅陈超, 薛平, 张润. PTFE改性技术及其性能优化研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 112-119.
[5]	任小龙, 李艺, 苏丹妮. 高透明性聚酰亚胺薄膜专利技术研究与工业化进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 120-137.
[6]	孔子萌, 张简, 邓雅馨, 徐雪玲, 陈雅君. 阻燃聚丁二酸丁二醇酯的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 105-117.
[7]	贾梦, 许准, 魏思淼, 张庆磊, 许博. 建筑用泡沫材料阻燃研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 52-60.
[8]	杜家盈, 辛菲, 胡佳悦, 冯恺翾. 石墨相氮化碳阻燃应用研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(11): 97-103.
[9]	王雪晶, 辛菲, 赖巧婕. 氮化碳在光学领域的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(10): 134-141.
[10]	王玉伟, 肖润祥, 张宏凯, 官文瑾, 邓亚峰. 纳米纤维基空气过滤材料的研究进展[J]. 中国塑料, 2023, 37(9): 115-124.
[11]	秦森, 何和智, 张涛, 黄照夏, 瞿金平. 塑料体积脉动注射成型技术研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(9): 96-101.
[12]	张文睿贾涵张鑫潘亚敏刘春太申长雨刘宪虎. 超高分子量聚乙烯薄膜制备方法与应用[J]. , 2023, 37(5): 1-8.
[13]	李玉峰赵阳刘丽爽冯峰高晓辉何锡凤. 乳液聚合法制备聚合物/石墨烯复合材料研究进展[J]. , 2023, 37(4): 112-120.
[14]	邢利欣任小龙廖文靖陈志平冯羽风. 可生物降解双向拉伸聚乳酸薄膜成型技术研究进展[J]. , 2023, 37(4): 121-135.
[15]	马俊丞, 徐双平, 王馨甜, 贾宏葛, 张明宇, 蘧延庆. 生物基材料在碘吸附中的研究进展[J]. 中国塑料, 2023, 37(11): 178-191.

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