2021年，中國新能源汽車銷量超350萬輛，占汽車總銷量的比例達到13%，增速快于大家預期。有輿論認為，目前充電設施裝配不足已經成為制約新能源汽車快速發展的重要原因。這個問題，從十一、春節等假日期間高速路上電動汽車排長龍充電可見一斑。? ? ? ?
圖源：搜狐新聞據統計，截至2021年底，全國充電設施規模達到261.7萬臺，換電站1298座，服務近800萬輛新能源汽車。 ? ? ? ?
圖源：人民網在2022年全國兩會上，全國人大代表、奇瑞控股集團黨委書記、董事長尹同躍便提交了加強頂層設計?優化新能源車充電設施建設的提案。未來，充電設施可能會有快速的發展，從而帶動相關行業發展。
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新能源汽車充電設施主要包括充電樁和充電站，其中以充電樁為主。充電樁按工作時輸出的電流類型可分為交流和直流兩種。? ? ? ?
新能源汽車充電口交流充電樁與交流電網220V/380V連接，其本身并不具備充電功能，只是單純提供電力輸出，還需要連接電動汽車車載充電機實施充電。? ? ? ?
交流充電樁與交流插頭 圖源：搜狐由于車載充電機的功率較小，所以交流充電樁不能實現快速充電，但因其充電電流小，對電池壽命影響及對電網的沖擊相對也較小，適用于有固定停車處及沒有快速充電要求的場合。? ? ? ?
直流充電樁與直流插頭 ?圖源：搜狐直流充電樁俗稱快充，與交流380V電網連接，輸出為持續可調直流電，直接為電動汽車的動力電池充電。由于直流充電樁采用三相四線制供電，可以提供足夠的功率，輸出的電壓和電流調整范圍大，可以實現快充的需求，但同 時對 電池 的使用壽命影響及對電網的沖擊相比交流充電樁要明顯增大，一般適用于高速服務區等需要快速充電 的場合 。國內外的充電樁原理大同小異，但外形略有區別，大致如下：? ? ? ?
?交流與直流充電插頭差異 ?圖源：搜狐充電樁根據安裝場所的不同，一般有落地式和壁掛式兩種，其結構均由殼體、充電槍（連接件）、控制組件（內部元器件）和線纜組件組成。? ? ? ?
充電設施結構示意圖充電樁使用強電工作，且連續工作時間長，特別是直流充電樁為達到快速充電的目的，工作電流較大，更為重要的是可能會與人接觸，所以其整體安全性能要求很高。此外，充電樁的使用工況環境較為復雜，必須滿足不同地區的氣候環境，如南方沿海地區的高溫、高濕及鹽霧腐蝕，高寒地區的低溫撞擊，高海拔地區高強紫外線照射，以及部分污染嚴重地區的酸雨腐蝕等。因此，針對充電樁必須有相關的技術標準來進行規范，以保障充電樁的安全使用。國外由于新能源汽車起步早，充電樁的標準制定較早且相對完善，主要有美國 UL和歐洲IEC兩種標準，其中UL標準對整機的使用環境進行了充分的考慮，對材料的機械、阻燃、電氣和環境老化等方面的要求都有細致的規定。? ? ? ?
? ? ? ? ?我國相關標準的制定相對較晚，2015年12月底，質檢總局、國家標準委、 國家能源局、工信部、科技部等部門聯合在京發布了新修訂的《電動汽車傳導充電系統第1部分：一般要求》、《電動汽車傳導充電用連接裝置第1部分：通用要求》、《電動汽車傳導充電用連接裝置第２部分：交流充電接口》等５項電動汽車充電接口及通信協議國家標準，新標準于2016年1月1日起正式實施 。新標準對充電接口和通信協議進行了全面系統的規范，為充電設施質量保證體系提供了技術保障，確保了電動汽車與充電設施 的互聯互通，對促進電動汽車產業政策落地，增強購 買使用電動汽車消費信心將起到積極的促進作用。但上述標準只是針對充電樁主機或主要部件的技術要求，對于所使用的材料則沒有明確的要求，對生產廠家選擇材料起不到有效的指導作用。中國質量認證中心（CQC）于2016年4月24日發布了國內首個《電動汽車充電設備非金屬材料外殼技術規范》。該技術規范從充電樁的實際使用環境出發，通過對材料耐老化、耐候、耐低溫沖擊、阻燃、耐熱、電氣絕緣等方面性能的考核，來評價材料是否能夠達到長期使用要求。
檢測項目
| 依據標準
| 要求值
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灼熱絲起燃溫度
| GB/T 5169.13
| ≥775℃
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阻燃等級
| GB/T5169.16
| V-0/1.5mm
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球壓溫度
| GB/T 5169.21
| ≥85℃，或環境中預期可能達到的最高溫度
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漏電起痕指數
| GB/T 4207
| ≥175℃
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加速老化測試
| GB/T 16422.2(方法A)
| （彎曲強度、簡支梁/懸臂梁沖擊強度）≥70%材料初始性能；色牢度（GB/T 250）≥4級
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耐化學環境測試
| GB/T 11547 試液A∶2%硫酸溶液;試液B∶10%氯化鈉溶液;浸泡時間∶168h;浸泡溫度∶70 ℃
| （彎曲強度、簡支梁/懸臂梁沖擊強度）≥50%材料初始性能
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耐低溫沖擊
| GB/T 2423.1（試驗方法 Ad）
| 低溫沖擊后材料按GB/T 1843/U 測試懸臂梁沖擊強度，不應出現破壞現象，低溫沖擊后材料按GB/T1043.1/leU 測試簡支梁沖擊強度，不應出現破壞現象
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綜合針對充電設施的相關技術標準，參照其他類似應用領域的需求，轉化成對材料的具體性能要求，結合不同材料對應的性能，可以對充電樁的不同部件提供對應的改性塑料解決方案。
部件
| 應用需求
| 材料性能要求
| 材料推薦
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充電樁殼體
| 阻燃，耐候，耐沖擊（常溫/低溫），耐酸堿鹽霧腐蝕，良外觀
| 阻燃V-0/1.5mm，GWIT≥775℃，CTI≥175V，球壓≥85℃，高耐候，冷熱循環及低溫沖擊，耐酸堿化學腐蝕
| 無鹵阻燃耐候PC及其合金
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充電槍外殼
| 電氣絕緣，阻燃，耐候，抗碾壓，抗跌落
| 阻燃V-0/1.5mm，高介電強度，耐候，低溫沖擊，高CTI，高GWIT
| 無鹵阻燃耐候PC
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插頭插座
| 絕緣，無鹵阻燃，尺寸穩定，耐長期插拔
| 阻燃V-0/1.5mm，GWFI960℃，CTI＞600V，高介電強度，力學優異
| 無鹵阻燃增強PA
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內部控制元件
| 無鹵阻燃，絕緣性好，尺寸穩定，易激光標識
| 阻燃V-0/1.5mm，GWFI960℃，CTI＞600V，易激光打標
| 無鹵阻燃增強PA，PBT
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散熱風扇
| 阻燃，耐熱，低噪，動平衡性能好
| 無鹵阻燃，高耐熱，尺寸穩定
| 無鹵阻燃增強PBT，PPE
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連接線纜
| 絕緣，阻燃，耐候，抗碾壓，耐彎折
| 無鹵阻燃，絕緣，低溫柔韌，耐溫
| PVC，無鹵阻燃TPU/TPE/彈性體類
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充電樁殼體作為充電樁的對外防護部件，不僅需要滿足運輸、安裝和使用過程中可能發生碰撞的保護要求，還必須適合復雜的使用工況環境，所用材料需要有一定的機械強度、電氣絕緣性和阻燃性要求，同時兼具優良的耐候性能、低溫沖擊性能、耐腐蝕性能和加工性能。? ? ? ?
充電樁 ?圖源：電車之家推薦使用無鹵阻燃PC材料或無鹵阻燃PC合金材料，如無鹵阻燃PC/ABS、PC/ASA、PC/PBT材料等，包括使用免噴涂技術的組合，可以做成不同的外觀顏色，滿足不同使用場合的個性化需求。
充電槍及連接系統具體包括充電槍殼體和連接頭。充電槍外殼，除需要阻燃性能、電絕緣性能、耐候性能外，還要有良好剛性和韌性，避免跌落和車輛輾壓造成的損壞，同時兼顧良好的外觀。材料方面推薦無鹵阻燃耐候PC及其合金材料。? ? ? ?
充電槍 ?圖源：博拉圖? ?
充電插頭及插座充電連接頭，包括插座和插頭，直接與導線轉接，需要優異的電絕緣性、阻燃性能、耐熱性能，同時為滿足長期插拔的使用壽命要求，材料需要優異的力學性能。推薦使用無鹵阻燃增強尼龍材料。內部控制系統組件主要包括電源模塊、接觸器、斷路器、散熱風扇等。參照常用電源系統及低壓電器行業的材料應用，可使用無鹵阻燃增強PA或PBT材料。? ? ? ?
接觸器? ? ? ?
斷路器? ? ? ?
散熱風扇散熱風扇推薦在IT行業廣泛使用的阻燃增強PBT或PPE材料。充電樁使用的線纜主要包括電源線和信號控制線，在CQC發布的《電動汽車傳導充電系統電纜技術規范》中，對充電樁線纜的結構、額定電壓、使用溫度、允許彎曲半徑以及耐久性等方面都做了詳細規定。? ? ? ?
充電槍TPE線纜 ?圖源：公牛高分子材料主要應用在線纜的內護層和外護套方面，內護層可以使用無鹵阻燃TPE、TPU，外護套可以使用PVC、無鹵阻燃彈性體等。隨著新能源汽車的持續推廣和應用，充電設施的小型化和輕量化將會是未來的發展方向，一些高性能的新型改性塑料材料，如PPS、PPO、PEEK等，以及其他彈性體材料，均有可能在充電設施中進行工程化應用。可以預見未來的幾年，隨著新能源汽車的蓬勃發展，充電設施也將會進入高速發展期，高分子材料在充電設施上的應用也將逐步規范。作為改性塑料行業，需要緊跟新能源汽車和充電設施的發展，提前在材料方面進行技術儲備，大力開發適用于充電設施的新型改性塑料材料，持續為充電設施設備提供整體材料解決方案。參考資料：改性塑料在新能源汽車充電設施上的工程化應用進展，夏建盟等，互聯網資料。原文始發于微信公眾號（鋰電產業通）：新能源汽車充電設施及所需高分子材料
