背景：当前电动汽车动力电池低温加热面临的主要问题启动阶段升温慢无论使用液体循环还是增加电热膜的外部加热方式，电池内部升温速度慢，约为0.5℃/min；启动阶段预热时间长，升温到电池最佳运行状态需要40分钟以上，无法满足快速预热、快速充电日益紧迫的需求。
运行阶段能耗高外部加热方案的结构形式，造成在运行阶段热量损失多，能效不高。
电芯内部加热技术难度大，对电芯长期使用的影响不确定动力电池内部加热速度较快，但目前技术尚不成熟，对电芯的影响不确定，并且需要对电池的结构进行改动，推广尚有难度。
电芯内部温度分布不均现有动力电池采用的内加热和外加热形式都会在一定程度上造成电池温度分布不均匀，超出温差上限会带来安全隐患，也为电池内部控温带来了难题。
电动汽车动力电池加热遇到的问题新型电热材料GMET®为电池加热难题提供新的解决方案北京暖芯科技通过技术创新，开发出GMET新型电热材料及其应用制品等一系列专利技术，GMET电热材料具有发热面积大、传热效率高、温度分布均匀并可实现闭环控温等显著优点，特别适合动力电池的低温加热，尤其适合快速加热，可以有效解决电动汽车冬季续航里程缩水、充电困难并影响电池寿命等难题。
GMET®新型电热材料简介何谓 GMET？一种结构类似玻璃的金属基远红外辐射电热材料（也被称为玻璃态金属），厚度约20μm，电阻率约为170μΩ·cm，抗拉强度约1800Mpa，弹性模量和柔韧性好，实验耐折叠30万次以上没有裂痕，远红外光波法相发射率为0.9，是优秀的远红外热辐射材料。
动力电池加热膜产品：GMET电热膜GMET电热膜是将厚度仅为20µm的GMET金属超薄带通过热压方式封装在PET（或聚酰亚胺PI）薄膜中，电热膜总厚度约0.2至0.4mm。
电热膜的尺寸、发热体面积和功率密度可以根据实际需求设计和加工。
GMET电热膜的正常工作温度范围在-40℃~200℃之间。
GMET电热膜常用指标GMET 电热膜与传统电热膜对比GMET发热体电阻率高、截面积小，因此电阻大，根据电功率计算公式（P=I²·R），电阻越高，功率密度越大，发热越快。
镍、铜、铝等晶态合金电热材料电阻小，功率密度低小，同体积对比下发热速度较慢。
GMET发热体面积大，根据传热学公式（△Q=k·S·△T），导热面积越大，传递的热量越多，传热越快。
合金电热丝、蚀刻电热膜发热体面积较小，导致传热较慢。
GMET发热体面积大，发热区温度分布均匀，可以通过设置传感器对发热体实现闭环控温，实现快速升温的同时，避免了过热冲温。
传统电热材料发热体面积小，无法精准设置传感器。
GMET发热体面积大，传递同样热量的前提下，可以较低温度运行，更安全。
合金电热丝、蚀刻电热膜发热体面积较小，运行温度较高。
现有电芯及电池包结构发展趋势为GMET应用创造了条件目前，动力电池正在朝两个方向演变：第一个是向CTP技术发展，即Cell To PACK（电芯-电池包），CTP主要有两种技术路线，一是完全无模组，另一是大模组替代小模组。
第二个方向是单体电池的体积越来越大。
通过分析主流动力电池生产企业的产品特征，可以看出，动力电池正在向单体电芯的体积和容量更大，电池包结构更趋于扁平化的方向发展。
由此可以判断，动力电池包低温加热采用电热膜仍然是一个优选方案。
单体电芯的表面积更大，电热膜可贴附在其表面，传热面积最大化，实现快速加热；传热路径最短，实现均匀加热。
电池包结构更加扁平化、而且更加规整，形成更大更规整的散热平面，有利于电热膜均匀排列，并使装配简单快捷。
GMET在动力电池低温加热中的应用解决方案GMET电热膜可以根据输出电压、功率需求、电池规格、电池组数量、尺寸等条件设计出与之匹配的产品规格，以适应不同电池模组组态结构。
结合整车电池热管理系统或单独运行的控温软件，根据NTC采集的电池温度数据，闭环运行。
GMET电热膜与传统蚀刻电热膜的不同加热方式应用方案与实验验证动力电池加热测试模型设计实验采用电芯规格为149×27×97mm（磷酸铁锂电池放电后使用）；电芯外壳材质为铝壳；电池组侧面与底面设有厚度0.5mm×2层铝外壳，顶部有云母片与铝外壳部件；长带状GMET电热膜宽度95mm；采用外置温控器控温，使电池内部升温20℃，测试功率范围150W~600W（9块）；在电芯和电池组内部设置多个温度采集点；实时采集加热过程数据，包括温度、功率以及耗电量。
实验电池实物与采集设备通常动力电池加热使用的电热膜功率密度在3000W/m²左右，折算实验用的电池组功率约为150W，因此，实验分别使用GMET内缠绕式（功率从150W至600W）和在电池组底部使用蚀刻电热膜（功率从150W至300W）加热电池包模型，记录温度、功率、耗电量的数据。
升温速度对比实验相同功率下应用GMET方案相对于使用传统电热膜的加热速度提升35%；在不会造成电池及周边结构件局部过热的前提下，用加大发热功率的方式，提速可达3倍以上（本实验模型升温速度为2℃/min）动力电池使用GMET电热膜与传统电热膜升温速度对比温度均匀性对比实验传统方式传热自下而上形成温差，当加热功率超过150W时引起电池内部温差过大，造成电池使用安全隐患。
因而不能采用加大功率的方式来提升加热速度。
采用GMET加热方案，可通过加大功率来提升加热速度，而不影响电池内部的温度均匀性。
耗电量对比实验GMET发热体热量能更有效地传递给电池本体而不是周边结构件，能效比更高。
相同加热功率下，耗电量节省12.5%；在通过增加发热体功率的方式下，GMET加热方案不会增加能耗，相反更节省电力。
动力电池使用GMET电热膜与传统电热膜耗电量对比GMET应用方案实验结论实验数据GMET在动力电池低温加热应用的实验效果升温更快：GMET方案选择电池外壳最大面进行加热，有助于缩短热传递路径，提高加热速度；温度分布更均匀：单体大电芯主流发展趋势带来的共性是有较大的接触面，即加热面较大，GMET发热体均匀性突出；更节电：GMET加热体位于电池包内部的各电池之间，热量流失最小化，提升系统能效；结构更优化：GMET运行温度更低，对周围结构件温度冲击更小、更安全；与电池组的冷却系统分开布置，避免干扰散热系统的正常工作；更经济、更耐用：GMET发热体运行温度更低，可以选用更经济的封装材料，降低成本；GMET机械强度和耐疲劳性保证了耐用性能。
新一代电热材料GMET本文所述GMET动力电池低温快速加热技术发布于SAECCE 2023中国汽车工程学会年会
