储能中的温度感知专家——热敏电阻

电子发烧友网报道（文/黄山明）随着储能应用的领域越来越多，对于储能产品本身的性能、效率、可靠性和安全性也愈发重视。并且储能系统中的电池在充放电过程中会产生热量，若温度过高可能导致电池性能下降、寿命缩短，甚至引发热失控等安全问题。

因此，对储能电池进行温度检测和保护，避免电池和电路元件因过热损坏，成为设计之前的重点。而热敏电阻正好能够解决这一需求，同时热敏电阻的加入还可以修正电流检测结果、保障电池电量平衡、限制浪涌电流，并且为故障诊断和预警提供依据。

热敏电阻主要某些材料的电阻随温度变化而显著改变的特性，通常分为两大类，即负温度系数（NTC）热敏电阻和正温度系数（PTC）热敏电阻。

NTC热敏电阻是最常用的类型，其电阻值随着温度升高而减少。这是因为它们通常是由半导体材料制成，比如氧化锰、镍、钴等金属氧化物的陶瓷混合物。在低温时，这些材料中的载流子数量较少，所以电阻较高；当温度上升时，更多的电子获得了足够的能量从价带跃迁到导带，成为自由载流子，这导致电阻下降。

与NTC相反，PTC热敏电阻的电阻值会随着温度的增加而增大。这类热敏电阻通常由聚合物或陶瓷材料制成。对于聚合物PTC热敏电阻，在正常工作温度范围内，它们表现出较低的电阻；但当温度超过一个特定阈值时，材料的结构发生变化，导致电阻急剧上升。这种特性使PTC热敏电阻非常适合用于过热保护装置。

热敏电阻在储能中的应用

在储能系统中，热敏电阻的应用非常广泛，尤其在BMS、电源转换系统、光伏优化器和逆变器等关键组件中。它们通过提供精确的温度监测来确保系统的安全性和效率。

随着新能源汽车、可再生能源以及户用储能市场的快速发展，对热敏电阻的需求持续增加。特别是中国市场的NTC热敏电阻规模，在2022年已经达到约18.3亿元人民币，同比增长了4.9%。

据QY Research统计，2023年全球NTC热敏电阻市场销售额达到6.4亿美元，预计2030年达到8.1亿美元，年复合增长率为3.4%。2023年全球PTC热敏电阻市场规模达到3.9亿美元，同比增长5.1%。

中国是NTC热敏电阻最大的生产地区，占有约49%的份额。亚太地区是NTC热敏电阻最大的市场，占有约72%的份额 。随着中国储能产业的快速发展，以及对新能源汽车等领域的推动，中国热敏电阻市场规模也在不断增长。

预计到2027年，热敏电阻温度传感器市场将以7.5%的复合年增长率增长；NTC热敏电阻市场预计从2023年的612亿元增长至2030年的1125亿元，年复合增长率为9.9%。这意味着在未来几年内，随着技术进步和应用领域的拓展，热敏电阻市场将继续保持快速增长。

与此同时，随着储能系统对安全性和性能要求的不断提高，对热敏电阻的精度和可靠性要求也日益严苛。高精度的热敏电阻能够更准确地监测储能设备的温度变化，及时发现微小的温度异常，从而提前预警潜在故障，提高系统的安全性。

并且为了适应储能设备不断向小型化、轻量化和高集成度发展的趋势，热敏电阻也在朝着集成化和小型化的方向迈进。此外，随着新型储能技术的不断涌现和发展，如液流电池、固态电池、金属空气电池等，热敏电阻需要不断优化和改进其性能，以更好地适配这些新型储能系统的特点和要求。

值得一提的是，从储能系统的设计、制造、安装调试到运行维护和退役处理的全生命周期中，热敏电阻都将发挥越来越重要的作用。

在设计阶段，根据储能系统的功率、容量、散热方式等参数，合理选择和布置热敏电阻，确保温度监测的全面性和有效性；在制造和安装调试阶段，严格控制热敏电阻的安装质量和校准精度，保证其正常工作；在运行维护阶段，通过对热敏电阻长期监测数据的分析，评估储能系统的健康状态，预测设备故障，制定合理的维护策略，降低运维成本；在退役处理阶段，热敏电阻的温度数据还可以为储能系统的拆解和回收提供参考依据。

小结

作为已经在储能系统中普遍应用的热敏电阻，随着储能、新能源汽车、可再生能源等技术的发展，对该元器件的需求也在持续上升。同时，也要求热敏电阻开始朝着更高精度、更可靠、小型化、轻量化、高集成度等趋势发展。