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EVバッテリー用防火材料 2024-2034：市場、動向、予測Fire Protection Materials for EV Batteries 2024-2034: Markets, Trends, and Forecasts 電気自動車（EV）の火災安全性は引き続き重要なテーマである。EVは内燃機関車よりも火災が発生しにくいという事実がデータによって裏付けられ続けている。しかし、EVは新しい技術であるため、報道される機会も... もっと見る
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サマリー
電気自動車（EV）の火災安全性は引き続き重要なテーマである。EVは内燃機関車よりも火災が発生しにくいという事実がデータによって裏付けられ続けている。しかし、EVは新しい技術であるため、報道される機会も多く、また、たとえ発生率が非常に低くても、車両の乗員や周囲に重大なリスクをもたらす。効果的な熱管理、品質管理、バッテリー管理システムは、熱暴走の発生リスクを最小限に抑えますが、防火材料は、熱暴走の伝播を防ぐか、規制を満たし乗員に安全を提供するのに十分な時間、熱暴走の進行を遅らせるための主要な方法です。
IDTechExのレポート「電気自動車バッテリー用防火材料」は、バッテリー設計のトレンド、安全規制、これらが防火材料にどのような影響を与えるかを分析している。このレポートでは、EVバッテリーパックに直接使用される材料と、EVバッテリーパック内で使用される材料をベンチマークしています。対象となる材料は、セラミックブランケット/シート（およびその他の不織布）、マイカ、エアロゲル、コーティング（非粘着性およびその他）、封止剤、封止発泡体、圧縮パッド、相変化材料、およびその他の材料です。10年間の市場予測は、材料別、自動車カテゴリー別に掲載されている。
自動車市場は最大のバッテリー需要を供給しているが、バス、トラック、バン、2輪車、3輪車、マイクロカーなど他の車両セグメントにも材料サプライヤーにとって大きなビジネスチャンスがある。これらの小型車セクターの中には、充電されたり家の中で保管されたりすることが多いため、所有者にとってはさらに大きなリスクとなるものもある。
多様なバッテリー設計と進化
EV市場では、さまざまなセル形式とバッテリー構造が使用されている。2022年には、新たに販売される電気自動車の55％が角型電池セルを使用し、パウチ型電池が24％、残りは円筒型電池を使用している。これらのセル形式はそれぞれ、セル間材料の点で異なるニーズがあり、これが防火材料の採用傾向につながっている。例えば、円筒型システムでは主にカプセル化フォームが使用されているのに対し、角柱型システムでは一般的にマイカなどのシート状の材料が使用されている。
また、多くのメーカーが、モジュール・ハウジング（およびその他多くの材料）を取り除いたセル・ツー・パック設計に移行しており、エネルギー密度は向上していますが、熱暴走防止がより困難になる可能性があります。このような設計上の選択はすべて、防火材料の選択と配備に大きな影響を与えるため、IDTechExのレポートでは、材料需要の決定に役立つように取り上げている。
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多くの材料がEVバッテリーの防火に適用できる。
出典：IDTechEx
セラミックブランケットは、セルの上と蓋の下を保護し、パック外への火災の伝播を遅らせるための一般的な選択肢である。マイカシートは、セル間の薄い厚みで優れた誘電性能を発揮するもう一つの一般的な選択肢だが、モジュール上部の厚いシートで使用されることが多い。エアロゲルは、中国での採用が顕著で、市場の進歩が続いていますが、GM、トヨタ、アウディなど、世界的な採用が進んでいます。
カプセル化フォームの使用は、軽量断熱と構造を提供するために、テスラなどの円筒形セルバッテリーパックにも大きく採用されている。パウチセルでは、セルの膨張に対応するための圧縮パッドが一般的であり、いくつかの材料サプライヤーは、この機能を防火と組み合わせて多機能ソリューションを提供し始めている。
上述した以外にも多くの材料オプションがあり、ポリマーサプライヤーは、難燃性ポリマー、あるいは難燃性を持つポリマーをバッテリーパックの主要構成部品に提供することを大々的に推進している。これらは、金属と防火材料を組み合わせたものよりも軽量で、形状のカスタマイズが可能で、低コストとなる可能性を秘めている。しかし、EMIシールドの統合や必要な衝突性能の提供など、ここにはまだ大きな課題がある。
安全規制の進展
中国が熱暴走に特化した規制をいち早く導入したことは多くの人がご存じだろう。とりわけ、熱暴走発生後5分間はバッテリーパックから火や煙が出ないようにする必要がある。
他地域の規制は、国連のECE規制が改訂を続けていることもあり、正式なものに近づきつつある。具体的な目標はまだ流動的だが、熱暴走の検知と、それに続く車両乗員の「脱出時間」が求められる可能性が高い。5分間の脱出時間では今後の規制には不十分であり、より効果的な熱暴走伝播対策が必要となる。そのため、OEMは将来の規制を先取りし、全体的な安全性を向上させるため、より長い脱出時間を目標にし始めている。
IDTechExの報告書では、現在実施されている規制と現在議論されている規制について論じている。これらはIDTechExの市場予測に反映され、車両当たりの防火材料の採用が拡大することを示している。しかし、これは車両1台当たりの材料使用量を削減できるバッテリー開発の動向と組み合わせる必要がある。多様なバッテリー設計と材料ソリューションが、複数の市場とサプライヤーにまたがる大きな機会をもたらしている。IDTechExは、この市場が2023年から2034年にかけて年平均成長率16.3％で成長すると予測している。
本レポートの主な内容
概要と進化
熱伝導率、絶縁耐力、密度などの材料分析と動向
10年間の市場予測と分析
目次
Summary
この調査レポートは、バッテリー設計のトレンド、安全規制、これらが防火材料にどのような影響を与えるかについて詳細に調査・分析しています。
主な掲載内容（目次より抜粋）
Report Summary
Electric vehicle (EV) fire safety continues to be a critical topic. Data continues to support the fact that EVs are less likely to catch fire than internal combustion engine vehicles. However, as a new technology, EVs get more press, and besides, even a very low occurrence rate still poses significant risks to vehicle occupants and surroundings. Effective thermal management, quality control, and battery management systems minimize the risk of thermal runaway occurring, but fire protection materials are the primary method of either preventing the propagation of thermal runaway or delaying its progression long enough to meet regulations and provide safety for occupants.
IDTechEx's report on Fire Protection Materials for Electric Vehicle Batteries analyzes trends in battery design, safety regulations, and how these will impact fire protection materials. The report benchmarks materials directly and in application within EV battery packs. The materials covered include ceramic blankets/sheets (and other non-wovens), mica, aerogels, coatings (intumescent and other), encapsulants, encapsulating foams, compression pads, phase change materials, and several other materials. 10-year market forecasts are included by material and vehicle category.
Whilst automotive markets provide the largest battery demand, there are large opportunities for material suppliers in other vehicle segments such as buses, trucks, vans, 2-wheelers, 3-wheelers, and microcars. Some of these smaller vehicle sectors present an even greater risk to owners, as they are often charged or kept inside the home.
Variety in battery design and evolution
Various cell formats and battery structures are used in the EV market. In 2022, 55% of new electric cars sold used prismatic battery cells, with pouch cells accounting for 24% and the rest using cylindrical. Each of these cell formats has different needs in terms of inter-cell materials which has led to trends in fire protection material adoption. For example, cylindrical systems have largely used encapsulating foams, whereas prismatic systems typically use materials in sheet format such as mica.
Many manufacturers are also moving towards a cell-to-pack design where module housings (and a host of other materials) are removed, leading to improved energy density, but potentially more challenging thermal runaway propagation prevention. These design choices all greatly impact the choice and deployment of fire protection materials and hence are covered in IDTechEx's report to aid in determining material demands.
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Many materials are applicable for fire protection in EV batteries. Source: IDTechEx - "Fire Protection Materials for EV Batteries 2024-2034: Markets, Trends, and Forecasts"
Ceramic blankets have been a common choice to provide protection above the cells and below the lid and to delay the propagation of fire outside the pack. Mica sheets are another popular choice with excellent dielectric performance at thin thicknesses between cells but are often used in thicker sheets above modules. Aerogels are continuing to see market progress with significant adoption in China, but also now globally with adoption from GM, Toyota, and Audi to name a few.
The use of encapsulating foams has also seen significant adoption for cylindrical cell battery packs with the likes of Tesla, to provide lightweight thermal insulation and structure. For pouch cells, compression pads are commonplace to accommodate cell swelling and several material suppliers are starting to combine this functionality with fire protection to provide a multifunctional solution.
There are many material options in addition to the ones discussed above, and polymer suppliers are making a big push to provide major components of the battery pack with fire-retardant polymers or even polymers with intumescent properties. These have the potential to be lighter, more customizable in geometry, and lower cost that metals and fire protection materials combined. However, there are still significant challenges here, such as integrating EMI shielding and providing the necessary crash performance.
Developments in safety regulations
Many will be aware that China was an early adopter of thermal runaway specific regulations, with, among other requirements, a need to prevent fire or smoke exiting the battery pack for 5 minutes after the event occurs.
The regulations in other regions are getting closer to being formalized with the UN ECE regulation continuing to be revised. Whilst the specific targets are still in flux, it is very likely that detection of thermal runaway will be required, followed by an "escape time" for vehicle occupants. The 5-minute escape time is unlikely to be sufficient for future regulations and more effective thermal runaway propagation measures will be necessary. Therefore OEMs have started to target longer escape times in order to pre-empt future regulations and improve overall safety.
IDTechEx's report discusses the regulations that are currently in place and those being discussed. These feed into IDTechEx's market forecasts showing a greater adoption of fire protection materials per vehicle. However, this must be paired with trends around battery development that can often reduce material use per vehicle. The variety of battery designs and material solutions presents a large opportunity across several markets and suppliers. IDTechEx predicts this market will grow at 16.3% CAGR from 2023 to 2034.
Key aspects of this report
Overview and evolution of:
Material analysis and trends including thermal conductivity, dielectric strength, density, and more for:
10 year market forecasts & analysis:
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2024/06/28 10:26 162.07 円 173.83 円 207.48 円 |
