儲能中的溫度感知專家——熱敏電阻

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）隨著儲能應(yīng)用的領(lǐng)域越來越多，對于儲能產(chǎn)品本身的性能、效率、可靠性和安全性也愈發(fā)重視。并且儲能系統(tǒng)中的電池在充放電過程中會產(chǎn)生熱量，若溫度過高可能導(dǎo)致電池性能下降、壽命縮短，甚至引發(fā)熱失控等安全問題。

因此，對儲能電池進(jìn)行溫度檢測和保護(hù)，避免電池和電路元件因過熱損壞，成為設(shè)計之前的重點。而熱敏電阻正好能夠解決這一需求，同時熱敏電阻的加入還可以修正電流檢測結(jié)果、保障電池電量平衡、限制浪涌電流，并且為故障診斷和預(yù)警提供依據(jù)。

熱敏電阻主要某些材料的電阻隨溫度變化而顯著改變的特性，通常分為兩大類，即負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻和正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻。

NTC熱敏電阻是最常用的類型，其電阻值隨著溫度升高而減少。這是因為它們通常是由半導(dǎo)體材料制成，比如氧化錳、鎳、鈷等金屬氧化物的陶瓷混合物。在低溫時，這些材料中的載流子數(shù)量較少，所以電阻較高；當(dāng)溫度上升時，更多的電子獲得了足夠的能量從價帶躍遷到導(dǎo)帶，成為自由載流子，這導(dǎo)致電阻下降。

與NTC相反，PTC熱敏電阻的電阻值會隨著溫度的增加而增大。這類熱敏電阻通常由聚合物或陶瓷材料制成。對于聚合物PTC熱敏電阻，在正常工作溫度范圍內(nèi)，它們表現(xiàn)出較低的電阻；但當(dāng)溫度超過一個特定閾值時，材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致電阻急劇上升。這種特性使PTC熱敏電阻非常適合用于過熱保護(hù)裝置。

熱敏電阻在儲能中的應(yīng)用

在儲能系統(tǒng)中，熱敏電阻的應(yīng)用非常廣泛，尤其在BMS、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、光伏優(yōu)化器和逆變器等關(guān)鍵組件中。它們通過提供精確的溫度監(jiān)測來確保系統(tǒng)的安全性和效率。

隨著新能源汽車、可再生能源以及戶用儲能市場的快速發(fā)展，對熱敏電阻的需求持續(xù)增加。特別是中國市場的NTC熱敏電阻規(guī)模，在2022年已經(jīng)達(dá)到約18.3億元人民幣，同比增長了4.9%。

據(jù)QY Research統(tǒng)計，2023年全球NTC熱敏電阻市場銷售額達(dá)到6.4億美元，預(yù)計2030年達(dá)到8.1億美元，年復(fù)合增長率為3.4%。2023年全球PTC熱敏電阻市場規(guī)模達(dá)到3.9億美元，同比增長5.1%。

中國是NTC熱敏電阻最大的生產(chǎn)地區(qū)，占有約49%的份額。亞太地區(qū)是NTC熱敏電阻最大的市場，占有約72%的份額 。隨著中國儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及對新能源汽車等領(lǐng)域的推動，中國熱敏電阻市場規(guī)模也在不斷增長。

預(yù)計到2027年，熱敏電阻溫度傳感器市場將以7.5%的復(fù)合年增長率增長；NTC熱敏電阻市場預(yù)計從2023年的612億元增長至2030年的1125億元，年復(fù)合增長率為9.9%。這意味著在未來幾年內(nèi)，隨著技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，熱敏電阻市場將繼續(xù)保持快速增長。

與此同時，隨著儲能系統(tǒng)對安全性和性能要求的不斷提高，對熱敏電阻的精度和可靠性要求也日益嚴(yán)苛。高精度的熱敏電阻能夠更準(zhǔn)確地監(jiān)測儲能設(shè)備的溫度變化，及時發(fā)現(xiàn)微小的溫度異常，從而提前預(yù)警潛在故障，提高系統(tǒng)的安全性。

并且為了適應(yīng)儲能設(shè)備不斷向小型化、輕量化和高集成度發(fā)展的趨勢，熱敏電阻也在朝著集成化和小型化的方向邁進(jìn)。此外，隨著新型儲能技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，如液流電池、固態(tài)電池、金屬空氣電池等，熱敏電阻需要不斷優(yōu)化和改進(jìn)其性能，以更好地適配這些新型儲能系統(tǒng)的特點和要求。

值得一提的是，從儲能系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝調(diào)試到運行維護(hù)和退役處理的全生命周期中，熱敏電阻都將發(fā)揮越來越重要的作用。

在設(shè)計階段，根據(jù)儲能系統(tǒng)的功率、容量、散熱方式等參數(shù)，合理選擇和布置熱敏電阻，確保溫度監(jiān)測的全面性和有效性；在制造和安裝調(diào)試階段，嚴(yán)格控制熱敏電阻的安裝質(zhì)量和校準(zhǔn)精度，保證其正常工作；在運行維護(hù)階段，通過對熱敏電阻長期監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，評估儲能系統(tǒng)的健康狀態(tài)，預(yù)測設(shè)備故障，制定合理的維護(hù)策略，降低運維成本；在退役處理階段，熱敏電阻的溫度數(shù)據(jù)還可以為儲能系統(tǒng)的拆解和回收提供參考依據(jù)。

小結(jié)

作為已經(jīng)在儲能系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的熱敏電阻，隨著儲能、新能源汽車、可再生能源等技術(shù)的發(fā)展，對該元器件的需求也在持續(xù)上升。同時，也要求熱敏電阻開始朝著更高精度、更可靠、小型化、輕量化、高集成度等趨勢發(fā)展。