近年来，随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提高，新能源汽车作为减少碳排放、应对能源危机的关键解决方案之一，得到了迅猛发展^{［ ［1］ YANGZ L，LI Q，CHARLES V，et al. Supporting personalized new energy vehicle purchase decision-making：customer reviews and product recommendation platform［J］. International Journal of Production Economics，2023，265：109003.
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［3］ XIAO Y Y，ZHANG Y，KAKU I，et al. Electric vehicle routing problem：a systematic review and a new comprehensive model with nonlinear energy recharging and consumption［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews，2021，151：111567.
［4］ 邱伟. 新能源汽车动力电池结构及成组技术综述［J］. 时代汽车，2024（5）：107-111.
［5］ 赫炎. 从CTP、CTC、CTB浅谈电动汽车动力电池集成技术［J］. 世界汽车，2022（6）：70-71.
1-5 ］}。各国政府纷纷出台支持政策，推动新能源汽车的研发、生产与推广，使其市场占有率逐年攀升^{［ ［6］ 黄潇辉， 李聪波， 陶桂宝， 等. 新能源汽车齿轮高效精密加工技术与装备研究进展 [J]. 机械工程学报，2025, 61(13)：45-66.
［7］ 王芳，夏军. 电动汽车动力电池系统安全分析与设计［M］. 北京：科学出版社，2016.
［8］ 胡建国. 新能源汽车动力电池与整车先进集成技术综述［J］. 时代汽车，2022（23）：112-117.
［9］ YUAN X L，LIU X，ZUO J. The development of new energy vehicles for a sustainable future：a review［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2015，42：298-305.
6-9 ］}。据国际能源署数据，全球新能源汽车保有量从2015年的约100万辆增长至2023年的3000多万辆，预计到2030年将突破1亿辆^{［ ［10］ 金奎，何鹏申. 新能源汽车电池车身一体化技术及工艺［J］. 汽车制造业，2023（4）：6-8，10-12.
［11］ 刘渺然，翟旭亮，吕宁，等. 动力电池集成关键技术研究现状及展望［J］. 汽车文摘，2023（4）：1-6.
［12］ ASIM M，BAIG T，SIDDIQUI F R，et al. Advancements in thermal management solutions for electric vehicle high-power electronics：innovations，cooling methods，and future perspectives［J］. Journal of Energy Storage，2025，111：115344.
［13］ 安富强，赵洪量，程志，等. 纯电动车用锂离子电池发展现状与研究进展［J］. 工程科学学报，2019，41（1）：22-42.
［14］ JONES-JACKSON S, RODRIGUEZ R, EMADI A. Jet impingement cooling in power electronics for electrified automotive transportation: current status and future trends［J］. IEEE Transactions on Power Electronics, 2021, 36(9): 10420-10435.
10-14 ］}。在中国，新能源汽车产业更是呈现出蓬勃发展态势，2023年新能源汽车产销量超过900万辆，已连续9年位居全球首位，成为全球新能源汽车发展的重要驱动力^{［ ［15］ WANGZ C，DU C Q. A comprehensive review on thermal management systems for power lithium-ion batteries［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews，2021，139：110685.
［16］ FENG X N, OUYANG M, LIU X, et al. Thermal runaway mechanism of lithium ion battery for electric vehicles: a review［J］. Energy Storage Materials, 2018, 10: 246-267.
［17］ WU T Q, CHEN H D, WANG Q S, et al. Comparison analysis on the thermal runaway of lithium-ion battery under two heating modes［J］. Journal of Hazardous Materials, 2018, 344: 733-741.
［18］ REN D S, FENG X N, LU L G, et al. Overcharge behaviors and failure mechanism of lithium-ion batteries under different test conditions［J］. Applied Energy, 2019, 250: 323-332.
［19］ LI W, XIAO M, PENG X B, et al. A surrogate thermal modeling and parametric optimization of battery pack with air cooling for EVs［J］. Applied Thermal Engineering, 2019, 147: 90-100.
15-19 ］}。

图1为新能源汽车能量存储系统部件（包括电池单元和电池热管理系统）的示意图^{［ ［20］ GHAREHGHANI A, RABIEI M, MEHRANFAR S, et al. Progress in battery thermal management systems technologies for electric vehicles［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2024, 202: 114654.
20 ］}。可见，在新能源汽车的技术体系中，材料的性能起着至关重要的作用，直接影响车辆的续航里程、动力性能、安全性以及成本^{［ ［20］ GHAREHGHANI A, RABIEI M, MEHRANFAR S, et al. Progress in battery thermal management systems technologies for electric vehicles［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2024, 202: 114654.
20 ］}。铜作为一种优良的导电和导热材料，凭借其高导电性、良好的力学性能、耐腐蚀性等特点，在新能源汽车中占据关键地位。从电池系统中的电极材料、集流体，到电机的绕组线圈，再到电力传输系统的线束、连接器以及热管理系统的散热器等部件，铜材料的应用无处不在。据统计，一辆普通新能源汽车的用铜量约为80~100 kg，远高于传统燃油汽车，且随着新能源汽车技术的不断升级，对铜材料的性能要求也日益严苛^{［ ［21］ RABIEI M，GHAREHGHANI A，ANDWARI A M. Enhancement of battery thermal management system using a novel structure of hybrid liquid cold plate［J］. Applied Thermal Engineering，2023，232：121051.
［22］ FINI A S，GHAREHGHANI A. Experimental investigation on the impact of high-pressure PCM-based thermal management on lithium-ion battery module performance［J］. Applied Thermal Engineering，2024，249：123420.
［23］ POURRAHMANI H，YAVARINASAB A，ZAHEDI R，et al. The applications of internet of things in the automotive industry：a review of the batteries，fuel cells，and engines［J］. Internet of Things，2022，19：100579.
21-23 ］}。

高性能铜加工材料在新能源汽车中的应用研究具有重要意义。一方面，有助于提升新能源汽车的整体性能，满足消费者对长续航、高功率充电、安全可靠等需求，进一步推动新能源汽车产业的发展；另一方面，能够优化铜材料的加工工艺和性能，拓展铜材料的应用领域，提高铜资源的利用效率，对相关材料产业的升级具有促进作用。本文从新能源汽车发展对材料需求的角度探究了高性能铜加工材料在新能源汽车中的应用实例，并进行了详细分析，梳理了高性能铜加工材料在新能源汽车领域的发展趋势，以期为国内高性能铜加工材料及新能源技术的发展提供参考。

在全球科研格局中，欧美、日本等发达国家和地区对高性能铜加工材料的研究起步较早，目前其技术实力在世界范围内处于领先地位。在材料制备领域，美国橡树岭国家实验室率先采用先进的粉末冶金技术开展铜基复合材料的研发工作^{［ ［24］ PAPPACENA K E, JOHNSON M T, WANG H, et al. Thermal properties of wood-derived copper-silicon carbide composites fabricated via electrodeposition［J］. Composites Science and Technology, 2010, 70(3): 478-484.
［25］ ZHAO Y, WANG H, QIAN B S, et al. Copper-polydopamine composite derived from bioinspired polymer coating［J］. Journal of Alloys and Compounds, 2018, 742: 191-198.
［26］ ZHAO Y, WU Z G, DI CARLO F, et al. Enhancing the electrical and mechanical properties of copper by introducing nanocarbon derived from polydopamine coating [J]. Journal of Alloys and Compounds, 2019, 778: 288-293.
24-26 ］}。通过精确控制粉末的粒度分布、烧结温度与压力等关键参数，成功制备出具有纳米晶结构的铜基复合材料。这种独特的微观结构使得材料内部的晶界数量大幅增加，电子散射效应得以有效调控，从而在显著提高材料强度的同时，依然保持了较高的导电性，并为航空航天、高端电子以及新能源汽车等领域的高性能零部件制造提供了全新的材料解决方案。

德国亚琛工业大学在铜合金制备技术方面同样成绩卓著。Schwich等^{［ ［27］ SCHWICH H，GÖRZEN D，BLINN B，et al. Characterization of the precipitation behavior and resulting mechanical properties of copper-alloyed ferritic steel［J］. Materials Science and Engineering A，2020，772：138807.
27 ］}、Görzen等^{［ ［28］ GÖRZEN D，SCHWICH H，BLINN B，et al. Influence of different precipitation states of Cu on the quasi-static and cyclic deformation behavior of Cu alloyed steels with different carbon contents［J］. International Journal of Fatigue，2020，136：105587.
［29］ GÖRZEN D，SCHWICH H，BLINN B，et al. Influence of Cu precipitates and C content on the defect tolerance of steels［J］. International Journal of Fatigue，2021，144：106042.
28-29 ］}和Shen等^{［ ［30］ SHEN X，GÖRZEN D，XU Z，et al. Nano-sized Cu precipitation and microstructural evolution in aged ultralow and medium carbon steels［J］. Materialia，2022，26：101626.
30 ］}利用原位合成法制备弥散强化铜合金，借助先进的微观表征技术，如原子探针断层扫描等（图2）^{［ ［27］ SCHWICH H，GÖRZEN D，BLINN B，et al. Characterization of the precipitation behavior and resulting mechanical properties of copper-alloyed ferritic steel［J］. Materials Science and Engineering A，2020，772：138807.
27 ］}，深入探究氧化铝弥散相在铜基体中的形核与生长机制，从而实现对弥散相尺寸（精确至纳米级别）和分布的精准控制。 如图3所示，Fe合金中Cu沉淀的序列始于体心立方（bcc）富Cu团簇，这些团簇在bcc-Fe基体中析出。随后的转变是bcc-Cu颗粒依次转变为9R相、3R相，经过长时间退火后，最终形成稳定的面心立方ε-Cu沉淀^{［ ［27］ SCHWICH H，GÖRZEN D，BLINN B，et al. Characterization of the precipitation behavior and resulting mechanical properties of copper-alloyed ferritic steel［J］. Materials Science and Engineering A，2020，772：138807.
27 ］}。采用该方法制备出的弥散相在高温环境下能够有效阻碍位错运动，抑制晶粒长大，使其在承受较高机械载荷的同时，仍能保持良好的导电性能和硬度，如图4所示^{［ ［27］ SCHWICH H，GÖRZEN D，BLINN B，et al. Characterization of the precipitation behavior and resulting mechanical properties of copper-alloyed ferritic steel［J］. Materials Science and Engineering A，2020，772：138807.
27 ］}。这一技术的突破为高性能电机制造提供了关键材料支撑，推动了电机向高功率密度、高效率方向发展。

在新能源汽车应用研究层面，特斯拉作为全球电动汽车领域的领军企业，与全球顶尖的材料供应商建立了紧密的产学研合作关系，共同开展针对电动汽车关键部件用铜材料的专项研究。通过优化电解铜箔的生产工艺，采用新型添加剂和电解液体系，成功开发出适配电动汽车电池管理系统的高纯度（纯度达到99.99%以上）、低电阻铜箔^{［ ［31］ XU B，ARJMANDZADEH Z. Parametric study on thermal management system for the range of full （Tesla Model S）/compact-size （Tesla Model 3） electric vehicles［J］. Energy Conversion and Management，2023，278：116753.
［32］ LAI C G，SHAN S M，FENG S，et al. Numerical investigations on heat transfer enhancement and energy flow distribution for interlayer battery thermal management system using Tesla-valve mini-channel cooling［J］. Energy Conversion and Management，2023，280：116812.
［33］ LIU Z X，HAN Q，HAN J W，et al. Flow boiling in a relatively large copper heat sink comprised of Tesla microchannels［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer，2025，236：126366.
［34］ CHEN M T，LI Z Y. Conceptional design of passive system-level battery fire prevention device based on Tesla valve channel and phase change material［J］. Journal of Energy Storage，2025，107：114942.
［35］ STOCK S, HAGEMEISTER J, GRABMANN S, et al. Cell teardown and characterization of an automotive prismatic LFP battery［J］. Electrochimica Acta, 2023, 471: 143341.
［36］ TAWALBEH M, ALI A, ALJAWRNEH B, et al. Progress in safe nano-structured electrolytes for sodium ion batteries: a comprehensive review［J］. Nano-Structures and Nano-Objects, 2024, 39: 101311.
31-36 ］}。这种铜箔表面粗糙度低、晶体结构均匀，能够有效降低电池在充放电过程中的接触电阻，减少焦耳热的产生，进而显著提升电池的充放电效率和使用寿命。日本丰田汽车公司长期致力于汽车热管理系统的技术研发，对铜合金在热管理系统中的应用研究积累了丰富的经验，有着深厚的技术积累。该研究团队运用计算流体力学模拟技术与实验相结合的方法，对不同结构设计和材料选型的散热器进行了全面而深入的性能评估。通过优化铜合金的成分（如添加适量的Zn^{［ ［37］ KWON M, LEE J, KO S, et al. Stimulating Cu–Zn alloying for compact Zn metal growth towards high energy aqueous batteries and hybrid supercapacitors［J］. Energy and Environmental Science, 2022, 15(7): 2889-2899.
［38］ HAO X H，LIANG G X，HUANG Y G，et al. Effect of addition on microstructures and mechanical properties of cBN/Cu-Zn-Ti composites via the pulse electric current sintering［J］. Journal of Alloys and Compounds，2025，1010：177455.
［39］ ZUO K S, XI S Q, ZHOU J E. Effect of temperature on mechanical alloying of Cu-Zn and Cu-Cr system［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2009, 19(5): 1206-1214.
［40］ PABI S K, MURTY B S. Mechanism of mechanical alloying in Ni-Al and CuZn systems［J］. Materials Science and Engineering: A, 1996, 214(1/2): 146-152.
［41］ ZÜHLKE T，ALKORTA J，GARCÍA-ROSALES C，et al. Structure and texture of twin roll cast strips of Zn-Cu-Ti zinc alloy［J］. Materials Science and Technology，2014，30(1)：91-95.
37-41 ］}和Sn^{［ ［42］ OUYANG Y L，LIU Y H，ZHANG G S，et al. The Cu-Sn multilevel gradient heterogeneous interface interpenetrative growth mechanism and its regulation strategies［J］. Journal of Materials Research and Technology，2025，35：2103-2107.
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［45］ GAO B Y，MENG X R，GUO E Y，et al. Effects of Ni on the nucleation and growth behavior of Cu6Sn5 in Sn-8.5Cu alloy：an in-situ observation［J］. Journal of Alloys and Compounds，2021，862：158603.
［46］ QU L, ZHAO N, ZHAO H J, et al. In situ study of the real-time growth behavior of Cu6Sn5 at the Sn/Cu interface during the soldering reaction［J］. Scripta Materialia, 2014, 72-73: 43-46.
［47］ XIAN J W, MA Z L, BELYAKOV S A, et al. Nucleation of tin on the Cu6Sn5 layer in electronic interconnections［J］. Acta Materialia, 2017, 123: 404-415.
［48］ XIAN J W, BELYAKOV S A, OLLIVIER M, et al. Cu6Sn5 crystal growth mechanisms during solidification of electronic interconnections［J］. Acta Materialia, 2017, 126: 540-551.
［49］ SU L，LIU W B，LIU Y F，et al. Dual-stage corrosion mechanisms and antibacterial enhancement of Cu-Sn-P alloys with Si and Al microalloying in simulated body fluid［J］. Materials and Design，2025，251：113635.
42-49 ］}等元素）和加工工艺（如挤压、轧制后进行特定的热处理），提升了铜合金的导热性能和耐蚀性能，并将其应用于汽车发动机冷却系统和电池热管理系统的散热器制造中。结果表明，这种优化后的散热器能够在不同工况下（包括高温高速行驶、频繁启停等）快速有效地将热量散发出去，确保车辆各关键部件始终维持在适宜的工作温度范围内，从而保障车辆性能的稳定性和可靠性^{［ ［38］ HAO X H，LIANG G X，HUANG Y G，et al. Effect of addition on microstructures and mechanical properties of cBN/Cu-Zn-Ti composites via the pulse electric current sintering［J］. Journal of Alloys and Compounds，2025，1010：177455.
38 ， ［46］ QU L, ZHAO N, ZHAO H J, et al. In situ study of the real-time growth behavior of Cu6Sn5 at the Sn/Cu interface during the soldering reaction［J］. Scripta Materialia, 2014, 72-73: 43-46.
［47］ XIAN J W, MA Z L, BELYAKOV S A, et al. Nucleation of tin on the Cu6Sn5 layer in electronic interconnections［J］. Acta Materialia, 2017, 123: 404-415.
［48］ XIAN J W, BELYAKOV S A, OLLIVIER M, et al. Cu6Sn5 crystal growth mechanisms during solidification of electronic interconnections［J］. Acta Materialia, 2017, 126: 540-551.
［49］ SU L，LIU W B，LIU Y F，et al. Dual-stage corrosion mechanisms and antibacterial enhancement of Cu-Sn-P alloys with Si and Al microalloying in simulated body fluid［J］. Materials and Design，2025，251：113635.
46-49 ］}。

近年来，国内在高性能铜加工材料领域的研究呈现出蓬勃发展的态势，取得了长足进步，在多个关键技术方向上实现了重要突破，逐步缩小了与国际先进水平的差距，有力地推动了中国相关产业的技术升级与发展^{［ ［50］ WANG Q R，LV W Q，ZHAO Y Y，et al. Microstructure and properties of high-strength and high-conductivity Cu-2.5Fe-0.2Si-0.3Mg-0.3Cr-0.1Zr-0.2Y alloy［J］. Intermetallics，2024，173：108390.
［51］ 李小军，项燕龙，向朝建，等. 铜铁合金的制备方法及相结构调控研究进展［J］. 有色冶金设计与研究，2024，45（8）：1-12.
［52］ WANG M，YANG Q R，JIANG Y B，et al. Effects of Fe content on microstructure and properties of Cu-Fe alloy［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2021，31(10)：3039-3049.
［53］ 姜业欣，娄花芬，解浩峰，等. 先进铜合金材料发展现状与展望［J］. 中国工程科学，2020，22（5）：84-92.
［54］ 李周，肖柱，姜雁斌，等. 高强导电铜合金的成分设计、相变与制备［J］. 中国有色金属学报，2019，29（9）：2009-2049.
50-54 ］}。

在制备工艺创新方面，中国兵器科学研究院王生等^{［ ［55］ 王生，李周，尹志民，等. 钪锆微合金化焊丝焊接头的组织与性能［J］. 兵器材料科学与工程，2005，28（3）：26-29.
55 ］}、中南大学李周团队^{［ ［56］ 马牧之，李周，肖柱，等. 晶界工程处理对超微合金化无氧铜的组织结构与耐热性的影响［J］. 中国有色金属学报，2022，32（2）：386-395.
56 ］}、大连交通大学杨莉团队^{［ ［57］ FU Q Q，LI B，YANG L，et al. Influence of cold drawing on microstructure and properties of Cu-Te alloy prepared by vacuum downward continuous casting［J］. Materials Today Communications，2025，42：111359.
57 ］}、中国科学院金属研究所宋鸿武等^{［ ［58］ YANG B C，SONG H W，WANG S W，et al. Tension-compression mechanical behavior and corresponding microstructure evolution of cast A356-T6 aluminum alloy［J］. Materials Science and Engineering A，2021，821：141613.
［59］ ZHANG M X，CHEN D Y，LIU H，et al. Research on hot deformation behavior of Cu-Ti alloy based on machine learning algorithms and microalloying［J］. Materials Today Communications，2024，39：108783.
［60］ 苏泽琪，陈帅峰，邓偲瀛，等. 镧微合金化对Cu-2.2Ni-0.6Si合金连续挤压-冷轧-时效板带组织和性能的影响［J］. 中国稀土学报，2024，42（5）：973-986.
58-60 ］}、刘劲松等^{［ ［61］ 陈大勇，张野，宋鸿武，等. 数字化技术在精密铜管材智能制造中的应用［J］. 铜业工程，2024（6）：41-53.
61 ］}、南昌航空大学郭伟等^{［ ［62］ 郭伟，余琪，陈岩，等. 连续挤压与拉拔对Cu-2Ag-0.04La合金组织及性能的影响［J］. 机械工程材料，2023，47（7）：7-13.
［63］ 郭伟，陈岩，洪志远，等. 电磁搅拌频率对Cu-2Ag-0.04La合金组织及性能的影响［J］. 铜业工程，2022 （1）：10-13.
［64］ 郭伟，洪志远，陈岩，等. 电磁搅拌对Cu-2Ag合金凝固组织及性能的影响［J］. 特种铸造及有色合金，2022，42（1）：73-77.
62-64 ］}、重庆工商大学古兴兴等^{［ ［65］ 李曦炜，古兴兴. 铜基集流体的改性及其提升金属锂负极电化学性能的研究进展［J］. 铜业工程，2025（1）：35-46.
65 ］}学者做了大量的研究工作。其中，中南大学李周团队研发出了具有创新性的“微合金化+连续铸造电磁搅拌”新工艺，如图5所示^{［ ［50］ WANG Q R，LV W Q，ZHAO Y Y，et al. Microstructure and properties of high-strength and high-conductivity Cu-2.5Fe-0.2Si-0.3Mg-0.3Cr-0.1Zr-0.2Y alloy［J］. Intermetallics，2024，173：108390.
50 ， ［56］ 马牧之，李周，肖柱，等. 晶界工程处理对超微合金化无氧铜的组织结构与耐热性的影响［J］. 中国有色金属学报，2022，32（2）：386-395.
56 ］}。该工艺通过精确控制稀土元素的添加量和添加方式，利用稀土元素独特的化学活性和物理特性，实现了对铜合金凝固过程中晶粒生长的有效调控，如图5（c）所示，高角度晶界（high angle grain boundaries，HAGBs）主要在退火过程中形成。随着变形过程中位错的不断增加，会发生由HAGBs向低角度晶界（low angle grain boundaries，LAGBs）的变化。同时，连续铸造电磁搅拌技术的应用，进一步增强了熔体的对流和传质过程，使得铸坯内部的温度场和溶质场更加均匀，从而成功制备出晶粒细小、成分均匀且组织致密的铜合金铸坯。这种优质铸坯在后续的加工过程中表现出良好的塑性变形能力和加工性能，为制备高性能的铜加工材料提供了坚实的基础。

北京有色金属研究总院采用真空熔炼与连续挤压相结合的方法，在高性能铜铬锆合金线材的制备领域取得了重大突破。在真空熔炼过程中，严格控制熔炼气氛和杂质含量，确保了合金成分的精确性和高纯度。随后，通过连续挤压工艺，合金在高温高压下发生剧烈的塑性变形，进一步细化了晶粒组织，同时实现了铬、锆等合金元素的均匀弥散分布，成功制备出高强度、高导电率的铜铬锆合金线材。这种合金线材在高端电气设备领域表现出良好的性能，如在特高压输电线路中的导电部件以及高速列车的牵引电机绕组等关键部位的应用，有效满足了中国重大工程建设对高性能铜合金材料的迫切需求。

在新能源汽车应用研究方面，中国的领军企业如比亚迪、宁德时代等积极发挥行业引领作用，大力推动国产高性能铜材料在新能源汽车关键部件中的应用，并与国内顶尖科研机构紧密合作，开展了一系列具有针对性的项目研究。例如，针对新能源汽车电池连接组件在复杂电化学环境和大电流传输条件下对铜材料耐腐蚀性和导电性的严苛要求，通过采用表面改性技术（如化学镀镍、多层复合镀层等）与合金成分优化相结合的方法，显著提升了电池连接组件的耐蚀性能和导电性能，有效降低了接触电阻，减少了能量损耗和发热现象，从而提升了电池系统的整体性能和安全性。上汽集团联合国内知名高校的科研团队，对汽车电机用铜合金进行了深入系统研发。通过运用先进的材料基因工程理念，结合高通量实验技术和计算机模拟手段，对铜合金的成分、组织结构与性能之间的关系进行了全面深入的探究，成功开发出具有自主知识产权的高导高强铜合金绕组材料。这种新型铜合金绕组材料在汽车电机中的应用，有效降低了电机的电阻损耗和运行温度，提高了电机的效率和动力输出，同时增强了电机在复杂工况下的可靠性和耐久性。

尽管国内外高性能铜加工材料的研究已经取得了丰硕成果，但目前仍存在一些亟待解决的关键问题。一方面，高性能铜加工材料的制备成本普遍较高，限制了其大规模应用和推广。复杂的制备工艺往往需要高精度的设备和严格的工艺控制条件，导致设备投资和生产成本大幅增加。此外，一些高性能添加剂（如稀土元素、高纯度的合金元素等）价格昂贵，进一步增加了材料的制备成本。这使得许多企业在兼顾成本效益的情况下，对高性能铜加工材料的应用持谨慎态度，从而影响了其在更广泛领域的普及和应用。另一方面，针对新能源汽车特殊工况下铜材料的性能劣化机制研究尚不深入，存在诸多亟待探索的关键科学问题。例如，在电池充放电循环过程中，铜集流体处于复杂的电化学环境中，受到电解液侵蚀、电极材料体积膨胀以及电流密度分布不均等多种因素的综合影响，其腐蚀机制非常复杂。目前，对于铜集流体在长期充放电循环过程中的腐蚀产物成分、结构演变规律以及腐蚀动力学过程等，认识还不够清晰，缺乏系统深入的理论研究。这使得在开发具有更高耐蚀性能的铜集流体材料时，缺乏精准的理论指导，难以从根本上解决腐蚀问题。

同样，电机在高频运行时，铜绕组承受着高频交变磁场的作用，同时伴随着较大的电磁力和机械振动，容易引发疲劳损伤。然而，目前对于铜绕组在这种高频复杂工况下的疲劳损伤机制，如疲劳裂纹的萌生、扩展规律以及微观组织结构的变化等，研究成果还不够完善，疲劳损伤模型的建立仍在不断完善和优化中。这导致在设计和制造高可靠性的电机铜绕组时，难以对其疲劳寿命进行准确预测和有效优化，从而影响了电机的性能和使用寿命。

综上所述，国内外高性能铜加工材料的研发已经取得了显著成就，但要实现更广泛、更高效的应用，尤其是在新能源汽车这一快速发展的领域中充分发挥其潜力，还需要进一步加大科研投入，加强跨学科合作，深入开展针对材料性能机制的基础研究，同时积极探索降低制备成本的新工艺和新方法，以开发出性能更优良、成本更低廉且适应新能源汽车特殊工况需求的高性能铜加工材料，为全球新能源汽车产业的可持续发展提供坚实的材料保障和技术支撑。

新能源汽车主要由电驱动系统、电池系统和电控系统三大核心部分构成，其技术架构相较于传统燃油汽车发生了根本性变革。电驱动系统作为车辆的动力输出单元，承担着将电能转化为机械能以驱动车轮转动的关键任务，类似于传统汽车的发动机，但具有更高的能量转换效率和更精准的控制特性。电池系统犹如新能源汽车的“能量心脏”，负责储存和释放电能，为电驱动系统提供持续稳定的动力源，其性能直接决定了车辆的续航里程与充电便利性。电控系统则相当于汽车的“智慧大脑”，通过对电池和电驱动系统的精确控制与协调管理，确保车辆在各种工况下都能安全、高效运行，实现动力输出的优化、能量回收以及故障诊断等功能。

随着消费者对新能源汽车性能期望的不断提高，以及全球汽车产业向绿色、智能方向的深度转型，新能源汽车面临着严苛的性能要求。轻量化成为首要诉求，减轻车身重量能够有效降低能耗、提升续航里程，同时有利于车辆操控性能的优化，这促使材料在具备高强度的同时密度要尽可能低。高效能也是关键指标，包括电驱动系统的高功率密度、高效率运行，以实现快速加速与长距离行驶，以及电池系统的高能量密度、快充性能，满足用户对便捷出行的需求。此外，安全性更是重中之重，鉴于新能源汽车涉及高压电系统和复杂的化学反应过程，材料必须具备良好的绝缘性能、耐热性、耐腐蚀性，确保车辆在碰撞、高温、高湿等极端条件下仍能保障驾乘人员的生命财产安全。

电驱动系统是新能源汽车的核心动力部件，其性能优劣直接关乎车辆的动力表现、续航能力以及驾驶体验。目前，常见的驱动电机类型主要包括永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机。永磁同步电机具有高功率密度、高效率、体积小、质量轻等显著优势，在众多新能源汽车中得到广泛应用，尤其在纯电动汽车领域占据主导地位。以特斯拉Model3为例，其搭载的永磁同步电机最大功率可达202 kW，峰值扭矩为404 N·m，能够实现百公里加速仅需5.3 s的优异性能，且在续航里程方面表现出色。交流异步电机则具有结构简单、可靠性高、成本较低以及调速范围宽等特点，适用于对成本控制较为严格或对高速性能有特殊要求的车型，如美国部分车企早期生产的电动车型多采用交流异步电机。开关磁阻电机虽然在控制复杂度和噪声方面存在一定劣势，但其具有极高的启动转矩，并且具有坚固耐用、容错能力强等优点，在一些特定工况下，如矿山、工程车辆等领域仍有应用潜力。

为满足新能源汽车日益增长的动力需求，驱动电机对高性能材料提出了诸多要求。高功率密度要求材料具备优异的磁导率和电导率，以实现磁场的高效建立与电能的快速传输，从而减小电机体积和重量。例如，采用高性能的电工钢片作为定子铁芯材料，能够有效降低铁芯损耗，提高磁导率，增强电机功率密度。高效率运行则需要材料在不同工况下都能保持低电阻、低磁滞损耗特性，减少能量转化过程中的无谓损失。此外，宽调速范围要求材料能够适应电机在低速大扭矩和高速恒功率运行时的复杂电磁环境，确保电机性能的稳定性与可靠性，这对电机绕组材料的耐高温、耐疲劳性能提出了更高挑战。

锂离子电池具有高电压、高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等突出优势，成为当前新能源汽车应用最为广泛的动力电池类型之一。在其工作原理中，锂离子在充放电过程中于正负极之间往返穿梭，实现电能与化学能的相互转化。以磷酸铁锂（LiFePO₄）为正极材料的锂离子电池，具有热稳定性高、安全性好、成本较低等优点，被比亚迪等车企大量采用；而以镍钴锰酸锂（NCM）或镍钴铝酸锂（NCA）为正极材料的三元锂电池，则在能量密度方面表现优异，能够显著提升车辆续航里程，如特斯拉部分车型采用的NCA三元锂电池，能量密度可超过260 Wh/kg。

随着新能源汽车的快速发展，市场对锂离子电池的性能期望愈发严苛^{［ ［65］ 李曦炜，古兴兴. 铜基集流体的改性及其提升金属锂负极电化学性能的研究进展［J］. 铜业工程，2025（1）：35-46.
［66］ 刘相江，刘文博. 整片纳米多孔Cu/Co3Sn2/Sn负极的可控制备与储锂性能研究［J］. 铜业工程，2025（1）：56-62.
65-66 ］}。高能量密度成为核心追求目标之一，这要求电池材料在微观结构、化学成分等方面不断优化，以提高单位质量或体积内存储的电能。例如，研发新型正极材料，如富锂锰基材料、固态电解质等，有望进一步突破现有能量密度瓶颈。长寿命特性对于降低电池使用成本、提升车辆全生命周期性价比至关重要，这需要电极材料具备良好的结构稳定性，能够在多次充放电循环后依然保持较高的活性与容量，同时电解液、隔膜等辅助材料也要具备优异的化学稳定性与兼容性。快充性能也是满足消费者便捷使用需求的关键指标，要求电池材料能够支持大电流快速充放电，同时不引发电池过热、析锂等安全问题，这涉及对电极材料倍率性能、热管理系统效能以及充电控制策略的综合优化。

电控系统作为新能源汽车的“神经中枢”，负责对电池、电驱动系统以及整车其他电气部件进行精确控制与协同管理。它主要涵盖整车控制器（vehicle control unit，VCU）、电机控制器（motor controller unit，MCU）和电池管理系统（battery management system，BMS）等关键组成部分。整车控制器负责协调车辆各个系统的运行状态，依据驾驶员操作意图、车辆行驶工况，以及电池、电机状态等信息，制定合理的动力输出、能量回收等控制策略，确保车辆整体性能的优化与安全稳定运行。电机控制器则专注于驱动电机的精准控制，将电池输出的直流电转换为交流电，精确调控电机的转速、转矩，实现高效驱动，并在制动能量回收时完成交流电的整流回充。电池管理系统犹如电池的“贴身保镖”，实时监测电池的电压、电流、温度、SOC（荷电状态）等参数，通过复杂的算法实现电池的均衡管理、充放电控制、热管理以及故障诊断与预警，保障电池的安全性、可靠性与长寿命使用。

面对新能源汽车复杂多变的运行工况与高可靠性要求，电控系统对材料性能有着特殊考量。高精度控制需求促使电子元器件采用高稳定性、低噪声、高精度的材料制造。 如高精度传感器中的敏感元件须具备高灵敏度、快速响应特性，以精确采集各类信号；微处理器芯片则依赖先进的半导体材料，实现高速运算与精准指令输出。高可靠性是电控系统的生命线，要求材料具备良好的抗电磁干扰能力、耐温性、耐湿性以及机械稳定性，确保系统在恶劣环境下无故障运行。例如，电子控制模块中的电路板需采用高绝缘、耐高温、抗老化的板材，连接件选用高可靠性的接插件，防止信号传输中断或短路故障。电磁兼容性也是关键因素，随着车辆电子化程度的不断提高，电控系统需有效屏蔽外界电磁干扰，同时抑制自身产生的电磁噪声，以免对车内其他电子设备造成干扰，这就要求外壳材料具备良好的电磁屏蔽效能，内部布线、接地等设计严格遵循电磁兼容规范。

新能源汽车的高效运行对材料性能提出了严苛要求，其中，导电性能（如电导率等）^{［ ［67］ KEYHANI-ASL A，PERERA N，LAHR J，et al. Innovative hybrid battery thermal management system incorporating copper foam porous fins and layers with phase change material and liquid cooling［J］. Applied Thermal Engineering，2025，268：125848.
67 ］}、导热性能（如散热等）^{［ ［68］ LIU J，ZHANG Z C，WU P P，et al. Thermal conductivity and mechanical performance of Cu microalloying as-cast ZK60 alloy［J］. Materials Chemistry and Physics，2025，332：130275.
68 ］}、力学性能（如硬度、韧性等）^{［ ［69］ ZHOU J, GUO S, DENG Z, et al. Microstructural features and mechanical properties of in situ remelting welding of TC4 titanium alloy and T2 copper welded joint by electron beam［J］. Journal of Materials Research and Technology, 2024, 33: 6853-6866.
69 ］}及耐蚀性能[如耐酸碱，羟基乙叉二膦酸（HEDP），3-巯基丙基三甲氧基硅烷（PropS-SH）]^{［ ［70］ YU M，GAO X，FENG K L，et al. Improving the interfacial bonding strength of a silane anticorrosion film on copper surfaces using small-molecule corrosion inhibitors［J］. Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2025，705：135636.
70 ］}尤为关键，如图6所示。这些性能相互关联、协同作用，共同保障车辆各系统的稳定与可靠。

在新能源汽车的电驱动系统与电池系统中，导电性能是核心要素之一。高导电性材料能够有效降低电流传输过程中的电阻损耗，提升电驱动系统的效率，减少能量浪费，进而增加车辆续航里程。以驱动电机为例，绕组材料的高导电性可使电能更高效地转化为机械能，降低电机运行时的发热程度，提高功率输出。在电池系统中，电极材料与集流体的良好导电性对电池充放电性能影响显著，能够实现快速充电与高倍率放电，满足用户便捷使用的需求。例如，采用高纯度铜作为电池负极集流体，相比传统材料，可显著降低电池内阻，提升充放电效率。研究表明，当铜材料的电导率提升10%时，电池的充放电速率可提高约8%，续航里程相应增加5%左右，这充分显示了优良导电性能对新能源汽车能效提升的关键作用^{［ ［67］ KEYHANI-ASL A，PERERA N，LAHR J，et al. Innovative hybrid battery thermal management system incorporating copper foam porous fins and layers with phase change material and liquid cooling［J］. Applied Thermal Engineering，2025，268：125848.
67 ］}。

随着新能源汽车功率密度的不断攀升，散热问题愈发突出，导热性能良好的材料成为保障电池与电机稳定运行的关键。电池在充放电过程中会产生大量热量，若不能及时散发，将导致电池温度过高，加速电池老化，缩短使用寿命，甚至引发热失控等安全隐患。高效的导热材料可将电池内部产生的热量迅速传导至外部散热系统，维持电池在适宜的工作温度区间，确保电池性能的稳定性与安全性。同样，电机在运行时，尤其是在高负荷工况下，绕组、铁芯等部件会发热，良好的导热性能有助于热量散发，避免电机因过热而损坏，保证电机的可靠性与耐久性^{［ ［68］ LIU J，ZHANG Z C，WU P P，et al. Thermal conductivity and mechanical performance of Cu microalloying as-cast ZK60 alloy［J］. Materials Chemistry and Physics，2025，332：130275.
68 ］}。如采用石墨散热片结合铜制散热器的热管理方案，能够将电池模组的温度控制在理想范围内，有效延长电池寿命30%以上，凸显了导热性能在新能源汽车热管理中的重要地位。

力学性能包括强度、硬度、韧性等多个方面，对新能源汽车部件在复杂工况下的可靠运行至关重要。在电驱动系统中，电机的高速旋转、频繁启停以及车辆行驶过程中的振动冲击，要求电机绕组、铁芯等部件具备足够的强度与韧性，以防止变形、断裂等失效情况发生^{［ ［69］ ZHOU J, GUO S, DENG Z, et al. Microstructural features and mechanical properties of in situ remelting welding of TC4 titanium alloy and T2 copper welded joint by electron beam［J］. Journal of Materials Research and Technology, 2024, 33: 6853-6866.
69 ］}。例如，高强度的铜合金绕组能够承受电机启动时的大电流冲击与高速旋转产生的离心力，确保电机稳定运行。在电池系统中，电池箱体作为电池模组的防护外壳，需具备较高的强度与刚性，抵御碰撞、挤压等外力作用，保护电池内部组件安全；同时，良好的韧性可避免箱体在冲击下发生脆性断裂。此外，连接部件如螺栓、焊点等的力学性能直接关系到整个系统的结构完整性，高强度、高韧性的连接材料能够确保各部件紧密连接，可靠传递力与电信号，为新能源汽车的安全行驶提供坚实保障。

新能源汽车在运行过程中面临诸多复杂环境，如潮湿、盐雾、酸碱等，这对材料的耐蚀性能提出了考验。电池系统中的电解液具有一定腐蚀性，如果电极材料、集流体以及电池箱体等耐蚀性不足，会逐渐被腐蚀，导致电池内阻增大、容量衰减，甚至短路失效，严重影响电池寿命与安全性^{［ ［70］ YU M，GAO X，FENG K L，et al. Improving the interfacial bonding strength of a silane anticorrosion film on copper surfaces using small-molecule corrosion inhibitors［J］. Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2025，705：135636.
70 ］}。电驱动系统中的电机部件，在湿度较大或接触腐蚀性介质时，若缺乏良好的耐蚀保护，绕组绝缘层会被腐蚀破坏，引发漏电、短路等故障，危及车辆运行安全。车身框架、底盘等结构部件同样面临腐蚀风险，耐蚀性能不佳将降低车身强度，影响车辆整体可靠性。以沿海地区高湿度与盐雾环境使用的新能源汽车为例，若采用普通钢材制作电池箱体，一年内箱体腐蚀厚度可达0.5~1 mm，严重削弱箱体防护性能；而选用耐蚀铝合金或表面处理后的高性能铜合金，可显著降低腐蚀速率，确保电池系统在车辆全生命周期内稳定可靠运行，这充分体现了耐蚀性能对新能源汽车适应复杂工况、保障长期可靠使用的关键意义。

为了能够更加直观和系统解析新能源汽车领域铜加工材料的性能差异，表1列举出高强高导、高强高弹及耐蚀耐磨体系铜加工材料的性能对比。从表中可以看出，国内在Cu-Cr-Zr系合金领域已实现导电率 （≥80%IACS）与强度 （650~750 MPa）的协同优化，其析出相尺寸控制达10~15 nm，但晶界杂质偏聚量较日本同类材料高0.3%~0.5%（原子百分数），导致抗高温软化温度存在20 ℃的差距；在高强高弹材料方面，国产铍青铜弹性模量达135 GPa，但抗应力松弛率（15%）高于美国Materion产品（≤12%），主要源于晶粒细化工艺差异（国内产品的晶粒尺寸为300~500 nm，国际产品的晶粒尺寸为200 nm）；耐蚀耐磨体系中，国内铜/碳化硅复合材料磨损率［（1.8×10⁻⁶）~（2.2×10⁻⁶） mm³/（N·m）］接近国际水平，但界面结合强度较美国CPS公司低。研究揭示，工艺控制精度（如梯度热处理温控）及多尺度建模能力（相变预测误差）是当前主要的技术瓶颈，未来需聚焦精密制造装备开发与跨尺度仿真技术融合，以突破材料性能协同优化的核心难题。

铜作为一种历史悠久且广泛应用的金属材料，具有一系列独特的物理和化学特性，使其在众多领域，尤其是新能源汽车领域展现出无可替代的优势。

从物理特性来看，铜呈典型金属光泽，颜色为紫红色，其晶体结构为面心立方晶格，这种结构赋予铜良好的塑性变形能力。在密度方面，铜密度为8.96 g/cm³，相较于一些重金属如铅（密度约11.34 g/cm³），铜具有相对较低的密度，这为实现新能源汽车部件的轻量化提供了一定潜力；同时，与铝（密度约2.7 g/cm³）等轻金属相比，铜又具备更高的强度和导电性，能够在满足力学性能要求的同时，确保高效的电能传输。铜的熔点为1083 ℃，处于中等水平，这使得在加工过程中，可通过适当的加热方式使其达到可塑状态，便于进行铸造、锻造、轧制等多种成型加工，且在高温环境下，铜材料仍能保持一定的结构稳定性，满足新能源汽车中如电机、电池热管理系统等部件在工作时产生高温后仍能正常运行的使用需求。

在化学性质上，铜属于较不活泼的金属，在常温下，铜在干燥的空气中相对稳定，表面会形成一层薄薄的氧化膜，这层氧化膜能够阻止铜进一步被氧化，起到一定的保护作用。然而，在潮湿且含有二氧化碳或二氧化硫等酸性气体的环境中，铜会发生缓慢的腐蚀，生成碱式碳酸铜（俗称铜绿）或硫酸铜等化合物。尽管如此，相较于铁等金属，铜的耐腐蚀性仍然较为突出，这使得铜材料在新能源汽车复杂多变的运行环境中，如潮湿的路面、电池系统的电解液环境等，能够保持较长的使用寿命。

在众多金属材料中，铜以其良好的导电和导热性能脱颖而出。从导电性能方面对比，铜的电导率仅次于银，在标准状态下，铜的电导率可达5.96×10⁷ S/m，而铝的电导率约为3.77×10⁷ S/m，铁的电导率仅为1.0×10⁷ S/m左右，即使是被广泛应用的铝合金，其导电性能也与铜存在较大差距。这意味着在相同的电流传输条件下，铜材料能够以更低的电阻实现电能的高效传输，减少电能在传输过程中的损耗，提高能源利用效率。铜材料的导电性能与晶格完整性密切相关。传统强化手段（如晶粒细化、合金化）虽能提高强度，但会引入晶界、位错等缺陷，增加电子散射，导致导电率下降，如表2所示。

在新能源汽车的电驱动系统中，驱动电机的绕组作为电能与机械能转换的关键部件，采用高导电性的铜材料制作，能够使电流更加顺畅地通过，降低绕组的焦耳热损耗，提高电机的效率与功率输出。以一台功率为100 kW的永磁同步驱动电机为例，若将绕组材料由普通铝导线更换为高纯度铜导线，电机的效率可提升3%~5%，在相同电量下，车辆的续航里程相应增加5~8 km。

在导热性能方面，铜的热导率高达401 W/（m·K），远超多种常见金属。铝的热导率约为237 W/（m·K），铁的热导率仅为80.2 W/（m·K）。在新能源汽车的电池系统中，电池在充放电过程中会产生大量热量，若不能及时散发，将导致电池温度过高，影响电池的性能与寿命。铜材料凭借其优异的导热性，能够快速将电池内部产生的热量传导至外部散热装置，确保电池始终处于适宜的工作温度区间。例如，在锂离子电池模组中，采用铜制的散热板与电池紧密接触，可将电池产生的热量迅速传递出去，使电池温度在高倍率充放电工况下仍能控制在40~50 ℃之间，有效避免了电池因过热而引发的容量衰减、热失控等问题，可延长电池使用寿命30%以上。

铜加工性能优异，能够满足新能源汽车各类复杂部件的制造需求。在塑性加工方面，铜的晶体结构使其具有良好的滑移系，易于发生塑性变形。通过轧制工艺，可将铜锭轧制成不同厚度的板材，广泛应用于新能源汽车的电池连接片、电控系统的电路板等部件。例如采用冷轧工艺，能够将铜材加工成厚度仅为0.1~0.5 mm的超薄铜板，满足电池连接片对高导电性与轻薄化的要求，且在轧制过程中，铜材不易出现裂纹等缺陷，成品率高。在锻造工艺下，铜可以被锻造成各种形状复杂的零件，如电机的转子轴等承受较大机械载荷的部件，锻造过程能够使铜材内部组织更加致密，提高零件的力学性能。

铜的切削性能良好，属于易切削金属材料范畴。其硬度适中，相较于一些高硬度合金钢，铜材在切削过程中对刀具的磨损较小，加工表面质量高，能够实现高精度的加工要求。在新能源汽车精密零部件制造中，如电连接器的插针、插座等，采用铜材加工可确保尺寸精度达到微米级，满足电气连接的高可靠性需求。同时，铜还易于进行焊接、铆接等连接加工，能够方便地将不同部件组装成完整的汽车系统。例如，在电池模组的组装过程中，铜制的极耳与连接片通过超声波焊接等方式紧密连接，可确保电池组的电气连接稳定可靠，为新能源汽车的高效运行提供坚实保障。

为满足新能源汽车对铜材料日益严苛的性能要求，一系列先进制备工艺应运而生。这些工艺从微观层面精准调控铜材料的组织结构与成分，全方位提升其综合性能，为新能源汽车的高效运行提供了坚实的材料支撑。

多元合金化作为一种关键的材料改性策略，通过引入特定合金元素，精准调控铜合金的微观组织结构与化学成分，赋予其良好的综合性能。以广泛应用于新能源汽车电机绕组的Cu-Ni-Si合金^{［ ［71］ QIN Z Y，ZHAO H L，ZHANG S Y，et al. Design of high performance Cu-Ni-Si alloys via a multiobjective strategy based on machine learning［J］. Materials Today Communications，2024，39：108833.
［72］ LIU F，LI J，PENG L J，et al. Simultaneously enhanced hardness and electrical conductivity in a Cu-Ni-Si alloy by addition of cobalt［J］. Journal of Alloys and Compounds，2021，862：158667.
71-72 ］}为例，Ni元素的熔入显著优化了合金的高温力学性能，如图7所示。在电机高速运转产生大量热量的工况下，Ni原子扩散至铜晶格间隙，形成固溶体，有效阻碍位错运动，强化了合金基体，使其高温强度提升约20%~30%。硅（Si）元素则在合金凝固过程中析出细小弥散的硅化物，如Ni₂Si等第二相质点，这些质点作为位错运动的强阻碍，进一步提升合金强度，同时，Si的加入还改善了合金的耐热性能，使其在200~300 ℃高温区间仍能保持良好的力学稳定性，确保电机绕组在长时间高温运行下不发生软化变形，保障电机的高效可靠运行。

Cu-Cr-Zr合金^{［ ［73］ SHEN Z，LIN Z Z，SHI P J，et al. Enhanced electrical，mechanical and tribological properties of Cu-Cr-Zr alloys by continuous extrusion forming and subsequent aging treatment［J］. Journal of Materials Science and Technology，2022，110：187-197.
［74］ WANG Y P, FU R D, LI Y J, et al. A high strength and high electrical conductivity Cu-Cr-Zr alloy fabricated by cryogenic friction stir processing and subsequent annealing treatment［J］. Materials Science and Engineering: A, 2019, 755: 166-169.
［75］ KHARABATI S，SAEDODIN S. A systematic review of thermal management techniques for electric vehicle batteries［J］. Journal of Energy Storage，2024，75：109586.
73-75 ］}在新能源汽车的连接部件中表现出色，如图8所示。铬（Cr）元素具有较高的熔点和硬度，在合金中形成Cr₂O₃等稳定氧化物，弥散分布于铜基体中，不仅细化了晶粒，还增强了合金的耐磨性，使连接部件在频繁插拔、振动摩擦的使用环境下，磨损率降低30%~40%。锆（Zr）元素与铜形成的细小ZrCu₂金属间化合物，会在晶界处偏聚，钉扎晶界，抑制晶粒长大，从而提高合金的再结晶温度，保证了合金在加工及使用过程中的组织稳定性。采用低温搅拌摩擦加工（cryogenic friction stir processing，CFSP）不仅能提升基体（base metal，BM）硬度，还能提高连接部件的力学性能与可靠性，确保电气连接的稳定性，降低接触电阻，减少能量损耗^{［ ［75］ KHARABATI S，SAEDODIN S. A systematic review of thermal management techniques for electric vehicle batteries［J］. Journal of Energy Storage，2024，75：109586.
75 ］}。

微观组织调控是提升铜加工材料性能的核心环节，可通过热加工与热处理工艺的精细协同作用，精准控制晶粒尺寸、形状及取向，优化材料的综合性能。如在高温下对铜材进行轧制，可使晶粒在塑性变形过程中沿轧制方向拉长、破碎，形成细长的纤维状晶粒组织。这种组织形态显著提高了材料的强度与韧性，沿轧制方向的抗拉强度可提升15%~25%。 同时，由于晶界面积增大，晶界作为位错运动的阻碍，有效分散了变形应力，使得材料韧性增强，降低了裂纹萌生与扩展的风险。

热处理工艺可进一步优化微观组织。以时效处理为例，对于Cu-Be合金^{［ ［75］ KHARABATI S，SAEDODIN S. A systematic review of thermal management techniques for electric vehicle batteries［J］. Journal of Energy Storage，2024，75：109586.
［76］ DAS K，KUMAR R. Electric vehicle battery capacity degradation and health estimation using machine-learning techniques：a review［J］. Clean Energy，2023，7（6）：1268-1281.
［77］ THAWKAR V，DHOBLE A S. A review of thermal management methods for electric vehicle batteries based on heat pipes and PCM［J］. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering，2023，45（2）：90.
75-77 ］}，在适当温度下时效处理，过饱和固溶体中的Be原子脱溶析出，形成了细小弥散的γ′-CuBe相。这些第二相粒子均匀分布在铜基体中，能与位错产生强烈交互作用，阻碍位错运动，大幅提高合金的强度与硬度，时效处理后的Cu-Be合金硬度可提升30%~50%。同时，由于第二相粒子的钉扎作用，抑制了晶粒长大，保持了良好的微观组织稳定性，满足了新能源汽车对高精度、高强度弹性部件的需求，如电控系统中的精密弹簧、连接器触片等部件在复杂工况下可确保稳定可靠工作。

Zhang等^{［ ［78］ ZHANG B W，WANG J Y，MENG Y H，et al. Double-peak age strengthening phenomenon and mechanism of Cu-Be-Ni-Co alloys［J］. Materials and Design，2024，238：112666.
78 ］}系统地研究了Cu-Be-Ni-Co合金的性能、析出相微观结构和强化机制，确定了Cu-Be-Ni-Co合金的析出相演变过程为：Guinier–Preston区→γ″→γ′。图9揭示了Cu-Be-Ni-Co合金中非常规的双峰时效强化现象。其中，Cu-0.2Be-1.0Ni-0.2Co合金的显微硬度和电导率分别为261HV和61%IACS，在Cu-Be-Ni-Co合金中表现出最佳的综合性能。

吴少鹏等^{［ ［79］ 吴少鹏，王东新，罗文，等. 铍铜合金微观组织及性能调控的研究现状［J］. 铜业工程，2025（3）：53-63.
79 ］}对铍铜合金的微观组织及其性能调控的研究进展进行了全面综述，深入探讨了合金元素添加与热处理工艺对微观组织的调控机制及其对综合性能的影响。研究表明，添加Ni，Co，Ti，Mg，Al和稀土等元素能够有效促进析出相的形成并细化晶粒，而时效处理则可精准调控析出相的类型及其微观组织形貌。通过系统分析不同微观组织与性能之间的内在联系，揭示了优化微观组织对于提升合金硬度、抗拉强度、导电性、耐腐蚀性及抗疲劳性能的关键作用，为高性能铍铜合金的开发与应用提供了重要的理论依据和实践指导^{［ ［79］ 吴少鹏，王东新，罗文，等. 铍铜合金微观组织及性能调控的研究现状［J］. 铜业工程，2025（3）：53-63.
79 ］}。

表面改性技术可针对新能源汽车复杂多变的服役环境，从材料表面入手，显著提升铜加工材料的耐磨、耐蚀与导电性能。电镀技术通过电化学沉积原理，能在铜材表面镀覆一层具有特殊性能的金属镀层。例如，在电池连接片表面电镀Ni层。 Ni镀层不仅提高了材料的耐蚀性，在模拟电池电解液环境下，腐蚀速率降低60%~80%，可有效防止铜基体被腐蚀，延长连接片使用寿命；而且，Ni镀层的高硬度特性还能增强表面耐磨性，减少在装配、使用过程中的划伤与磨损，确保电气连接的稳定性。同时，由于Ni具有良好的导电性，对铜基体的导电性能影响极小，保证了电池系统的高效充放电性能。

化学镀作为一种无需外加电源的表面处理方法，在铜材料表面改性中独具优势。以化学镀Ag为例，Ag具有良好的导电性，其电导率高于铜，在精密电子连接件表面沉积一层Ag镀层，能显著降低接触电阻，提升电信号传输效率，满足新能源汽车电控系统对高速、精准信号传输的需求。此外，化学镀形成的镀层均匀性好，能够在复杂形状的工件表面实现均匀包覆，确保整个连接件表面性能的一致性，提高连接可靠性，降低信号传输损耗与故障风险。

物理气相沉积（PVD）技术可利用物理过程，如蒸发、溅射等，将靶材原子沉积在铜材表面形成功能性薄膜。在汽车散热器表面制备TiN薄膜，TiN具有高硬度、高耐磨性以及良好的化学稳定性，能够有效抵御冷却液的冲刷腐蚀，可延长散热器使用寿命约2~3倍。同时，TiN薄膜的低摩擦系数特性可减少冷却液在表面的附着并降低其流动阻力，提高散热效率，确保电池与电机在高效散热环境下稳定运行，为新能源汽车的热管理系统提供有力保障。

在新能源汽车的电池系统中，高性能铜加工材料扮演着不可或缺的角色，从电池的能量存储、传输到管理控制，铜材料以其良好的性能为电池系统的高效运行提供了坚实保障。

电池集流体作为电池内部电流的收集与传导部件，对于电池的充放电性能起着关键作用。目前，锂离子电池常用的集流体材料主要有铜箔和铝箔，二者分别应用于电池的负极与正极。相较于铝箔，铜箔具有更高的导电性，电导率约为铝箔的1.6倍，这使得其在电池充放电过程中能够更高效地收集和传输电子，减少能量损耗。在高倍率充放电工况下，如在新能源汽车的快速充电过程中，铜箔的优势尤为显著。以一款能量密度为200 Wh/kg的锂离子电池为例，当采用铜箔作为负极集流体时，在2C（2倍额定电流）充放电倍率下，电池的内阻降低15%~20%，充放电效率提升8%~10%，可有效缩短充电时间，提升车辆的使用便利性。

Guo等^{［ ［80］ GUO D J，PAN T S，LI W C，et al. Operando measurement of spatial temperature distribution in lithium-ion batteries with intelligent current collectors［J］. Journal of Power Sources，2025，631：236259.
80 ］}通过加入智能集电器（intelligent current collector，ICC）的软包电池评估其对电池内部温度的原位监测能力，揭示了电池厚度方向的非均匀温度分布，如图10所示。从图10（a）中可以看出：在充电的恒流（constant current，CC）阶段，内部温度逐渐升高；而在随后的恒压（constant voltage，CV）阶段，内部温度则随之下降。ICC捕获充放电倍率对内部温度的影响见图10（b）。当电池以1C至2C倍率循环时，各周期温度变化趋势相似，但温度波动幅度与充放电倍率呈正相关。通过1C倍率下100次充放电循环的原位监测，验证了 ICC 长期温度监测的可行性。尽管电池与外部环境的热交换导致幅度波动，但图10（c）所示第1次与第100次循环的内部温度变化均与图10（b）结果一致。图10（d）进一步展示了100次循环中内部温度的演变规律，各周期温度变化模式高度一致，证实了ICC在电池中的可靠性^{［ ［80］ GUO D J，PAN T S，LI W C，et al. Operando measurement of spatial temperature distribution in lithium-ion batteries with intelligent current collectors［J］. Journal of Power Sources，2025，631：236259.
80 ］}。

此外，铜箔的机械强度较高，在电池的卷绕或叠片过程中，能够更好地承受张力，防止集流体破损或断裂，确保电池内部结构的完整性。同时，随着电池技术的不断发展，为实现电池的轻量化与高能量密度，集流体的厚度要求越来越薄。高性能的电解铜箔或压延铜箔能够满足这一需求，目前可制备出厚度低至6~8 μm的超薄铜箔，在保障电池性能的前提下，可为电池系统提升能量密度做出显著贡献。

铜箔作为锂离子电池负极集流体的核心材料，其性能直接影响电池能量密度与循环寿命。 6 μm铜箔通过表面粗化处理能够提升活性物质附着力，降低界面阻抗。 宁德时代4.5 μm铜箔实现了面密度≤45 g/m²，电阻率≤1.75 μΩ·cm，循环寿命提升至2000次。比亚迪刀片电池采用6 μm高延伸率铜箔（延伸率≥8%），配合多孔结构设计，使负极面密度提升至15 mg/cm²，电池体积能量密度达400 Wh/L。

极耳负责电池电极与外部电路的连接，连接片则负责电池模块之间的电气连接，它们的性能直接关乎电池系统的电连接可靠性与整体性能。在新能源汽车的动力电池组中，通常由多个单体电池通过串联或并联方式组成，极耳与连接片须具备低电阻、高导电性，以确保电流在电池模块间的顺畅传输，减少能量损失与发热现象。采用高纯度铜材（纯度≥99.9%）制作极耳与连接片，能够有效降低接触电阻，相比普通铜合金材料，电阻可降低20%~30%。在大电流放电工况下，如车辆急加速时，电池需要瞬间输出高功率，低电阻的极耳与连接片能够保障电池组的稳定供电，避免因接触不良或电阻过大导致的电压降过大与能量损耗，提升车辆的动力性能。同时，极耳与连接片在电池的使用过程中需要承受频繁的充放电循环、振动以及温度变化等复杂工况，这要求材料具备良好的机械性能与抗疲劳特性。通过合金化或微观组织调控制备的高性能铜合金，如Cu-Ni-Si合金，在保证高导电性的同时，强度较纯铜提高30%~40%，韧性也显著增强，能够有效抵抗振动与疲劳损伤，确保电池系统在车辆全生命周期内的可靠运行。铜基复合材料在极耳焊接与电池模组连接中可发挥关键作用。宁德时代在NCM811电池中采用铜镍CuNi20复合极耳，通过梯度退火工艺实现了界面结合强度超过40 MPa。该极耳的盐雾试验寿命达1500 h，显著提升了电池组在沿海高湿环境下的可靠性。目前，该技术已应用于蔚来ET7车型，电池模组循环寿命突破3000次。

电池管理系统作为新能源汽车电池的“智能守护者”，实时监控电池的电压、电流、温度、SOC等关键参数，并进行精准的控制与管理，以确保电池的安全、高效运行。在BMS中，众多的传感器、电路板、连接器等部件广泛采用高性能铜加工材料。传感器中的电极材料通常选用具有高灵敏度与稳定性的铜合金，如Cu-Zn合金^{［ ［37］ KWON M, LEE J, KO S, et al. Stimulating Cu–Zn alloying for compact Zn metal growth towards high energy aqueous batteries and hybrid supercapacitors［J］. Energy and Environmental Science, 2022, 15(7): 2889-2899.
［38］ HAO X H，LIANG G X，HUANG Y G，et al. Effect of addition on microstructures and mechanical properties of cBN/Cu-Zn-Ti composites via the pulse electric current sintering［J］. Journal of Alloys and Compounds，2025，1010：177455.
［39］ ZUO K S, XI S Q, ZHOU J E. Effect of temperature on mechanical alloying of Cu-Zn and Cu-Cr system［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2009, 19(5): 1206-1214.
［40］ PABI S K, MURTY B S. Mechanism of mechanical alloying in Ni-Al and CuZn systems［J］. Materials Science and Engineering: A, 1996, 214(1/2): 146-152.
37-40 ］}，能够快速、准确地感知电池的各项参数变化，为BMS的精确控制提供可靠依据。电路板作为信号传输与数据处理的核心载体，采用高导电率的覆铜板制作，其铜箔层可在保障电信号高速传输的同时，通过精细的线路设计，实现对电池各单元的精确控制与均衡管理，避免电池过充、过放以及过热等问题，延长电池使用寿命。

连接器作为BMS各部件之间以及与电池、整车电气系统连接的关键节点，对铜材的性能要求极高。一方面，需要具备良好的导电性，确保信号传输的准确性与及时性；另一方面，要满足高插拔次数、抗振动、耐环境腐蚀等可靠性要求。采用特殊设计的铜合金连接器，如表面镀金的Cu-Ni合金连接器，不仅具有优异的导电性能，接触电阻低至毫欧级，而且在经过数千次插拔循环后，仍能保持稳定的连接性能，有效防止信号中断或接触不良，为BMS乃至整个电池系统的稳定运行提供了坚实保障。宁德时代BMS采用石墨烯/铜复合镀层电流传感器，热电势降低至0.8 μV/K（传统镀金传感器为1.5 μV/K）。在-40~125 ℃工况下，电流检测误差小于±0.3%，较上一代产品精度提升50%。

电驱动系统作为新能源汽车的核心动力源，犹如车辆的“心脏”，直接决定汽车的动力性能、运行效率以及驾驶体验。在这一关键系统中，高性能铜加工材料凭借其良好的导电、导热、力学等性能，发挥着不可或缺的作用，从电机的核心部件到控制器的精密电路，铜材料的身影无处不在，为电驱动系统的高效稳定运行提供了坚实保障。

电机定子与转子绕组作为电能与机械能相互转换的关键部位，是电驱动系统的核心组件，其性能优劣直接决定了电机的功率密度、效率以及运行可靠性。在新能源汽车的驱动电机中，尤其是广泛应用的永磁同步电机和交流异步电机，绕组通常由高纯度铜材或高性能铜合金制成。

以永磁同步电机为例，当电流通入定子绕组时，会在电机内部产生旋转磁场，该磁场与转子上的永磁体相互作用，驱动转子转动，从而实现电能向机械能的转换。在此过程中，绕组的导电性能至关重要。高导电性的铜材料能够确保电流顺畅通过，减少焦耳热损耗，提高电能转换效率。相较于其他常见金属材料（如铝），铜的电导率更高，在相同的电流传输条件下，电阻损耗可降低30%~40%。这意味着电机在运行时能够以更低的能耗输出更大的功率，显著提升车辆的动力性能与续航里程。同时，电机在运行过程中，尤其是在频繁启停、高速运转以及过载工况下，绕组会承受较大的电磁力、离心力和热应力。高性能铜合金，如Cu-Ni-Si合金^{［ ［71］ QIN Z Y，ZHAO H L，ZHANG S Y，et al. Design of high performance Cu-Ni-Si alloys via a multiobjective strategy based on machine learning［J］. Materials Today Communications，2024，39：108833.
［72］ LIU F，LI J，PENG L J，et al. Simultaneously enhanced hardness and electrical conductivity in a Cu-Ni-Si alloy by addition of cobalt［J］. Journal of Alloys and Compounds，2021，862：158667.
71-72 ］}，通过合金化强化机制，在铜基体中引入Ni，Si等元素，形成弥散分布的第二相质点，有效阻碍位错运动，提高材料的强度与硬度，使其能够承受复杂的力学载荷，确保绕组在恶劣工况下不发生变形、断裂等失效现象，保障电机的稳定运行。特斯拉Model3驱动电机采用8层Hair-pin扁铜线绕组，峰值效率达97%，铜线用量12 kg/台，较圆线电机减少20%。

在采用有刷电机的新能源汽车电驱动系统中，电刷与换向器配合使用，起着电流传输与换向的关键作用，确保电机持续稳定运转。电刷通常由铜基复合材料制成，如铜-石墨电刷这一铜基复合材料电刷以铜为基体，均匀混合石墨颗粒。铜作为导电主体，保障了电刷良好的导电性能，能够高效地将电流从外部电路传输至换向器；而石墨颗粒则具有自润滑性和良好的耐磨性，在电刷与换向器的滑动接触过程中，有效降低摩擦系数，减少磨损，防止出现因过度磨损导致的接触不良、火花放电等问题，延长电刷与换向器的使用寿命。

换向器作为电机电流换向的关键部件，多采用铜合金制造，常见的如Cu-Cr-Zr合金^{［ ［73］ SHEN Z，LIN Z Z，SHI P J，et al. Enhanced electrical，mechanical and tribological properties of Cu-Cr-Zr alloys by continuous extrusion forming and subsequent aging treatment［J］. Journal of Materials Science and Technology，2022，110：187-197.
［74］ WANG Y P, FU R D, LI Y J, et al. A high strength and high electrical conductivity Cu-Cr-Zr alloy fabricated by cryogenic friction stir processing and subsequent annealing treatment［J］. Materials Science and Engineering: A, 2019, 755: 166-169.
73-74 ］}。在电机高速旋转过程中，换向器需频繁切换电流方向，承受电刷的频繁摩擦与电流冲击。Cu-Cr-Zr合金中的Cr元素能够形成稳定的氧化物，弥散分布于铜基体中，提高材料的硬度与耐磨性；Zr元素则能通过细化晶粒、钉扎晶界，进一步增强合金的力学性能与抗热疲劳性能。这使得换向器在复杂工况下能够保持良好的表面平整度与导电性，确保电流换向的精准性与稳定性，为电机的可靠运行提供有力支持。博世永磁同步电机的纳米晶铜换向器采用等通道转角挤压技术制备。表面粗糙度R_a≤0.03 μm，使电刷接触电阻降低至8 μΩ·cm²。在-30 ℃冷启动测试中，换向器温升从85 K降至48 K，电机峰值扭矩输出响应时间缩短至0.2 s。

电机控制器主要负责精确调控驱动电机的运行状态，包括转速、转矩、转向等参数，以满足车辆在不同工况下的动力需求。在电机控制器中，高性能铜加工材料广泛应用于功率模块、电路板以及连接器等关键部件。

功率模块是电机控制器实现电能转换与控制的核心单元，其内部的绝缘栅双极晶体管（IGBT）等功率器件在工作时会产生大量热量。为确保功率模块的高效散热，通常采用铜基散热基板，凭借铜优异的导热性能，将热量迅速传导至外部散热装置，有效降低功率器件的工作温度，提高其可靠性与使用寿命。同时，连接功率器件的键合线多选用高纯度铜丝，保障大电流的稳定传输，降低线路电阻损耗，提升控制器的电能转换效率。

电路板作为电机控制器信号传输与控制指令处理的载体，其覆铜板的铜箔层起着关键的导电作用。随着新能源汽车对电机控制精度与响应速度的不断提高，电路板须具备高速信号传输能力。采用低粗糙度、高纯度的铜箔，能够有效减少信号传输过程中的损耗与延迟，确保控制器对电机的精确控制。此外，电机控制器中的连接器，负责与电池、电机以及整车电气系统的连接，需采用高性能铜合金制造，使其具备良好的导电性、抗振动性能与耐插拔性能，确保电气连接的稳定可靠，防止信号中断或接触不良，以保障电驱动系统的整体运行稳定性。华为DriveONE多合一电驱系统采用3D打印变截面铜微通道冷板。在500 A工况下，散热功率密度达520 W/cm²，IGBT结温控制在110 ℃以下。该设计使系统体积功率密度突破2.5 kW/kg，较传统方案提升40%。

电控系统掌控着车辆的运行状态、能量分配以及安全保障等关键功能。在这一复杂而精密的系统中，不论是从信号传输的细微环节还是到功率转换的核心单元，高性能铜加工材料都发挥着重要作用，确保了电控系统的高效、稳定运行。

连接器与线束犹如电控系统的“神经网络”，负责在各个电子部件之间传输电力与信号，其性能优劣直接关乎系统的协同工作效果与可靠性。铜质连接器因其出色的导电性，能够实现极低的接触电阻，确保电信号精准传输，减少信号衰减与失真，这对于高精度传感器信号、高速数据传输线路等至关重要。在车载高速网络通信中，如采用铜合金连接器，可满足千兆比特每秒的数据传输速率要求，保障车辆智能驾驶辅助系统、车联网模块等实时数据交互的流畅性。在线束方面，多股绞合的铜导线是主流选择。相较于其他金属导线，铜导线电导率更高，能够承载较大电流，满足电控系统中各类控制器、执行器的供电需求。同时，在复杂的车辆运行环境下，铜导线的柔韧性与耐弯折性能突出，能有效抵御振动、颠簸对线路造成的损伤，确保电力供应的持续性与稳定性。例如，在长期的道路测试中，铜质线束在经历数十万次的振动循环后，依然保持良好的电气连接性能，未出现断路、短路等故障，为电控系统的稳定运行提供了坚实保障。保时捷Taycan800V系统采用镀银铜排（Ag层2 μm），接触电阻稳定在0.05 mΩ，温升≤30 K（传统镀锡铜排温升为50 K）。

传感器作为电控系统的“感知触角”，实时监测车辆的速度、温度、压力、位置等关键参数，为精准控制提供依据。其内部的敏感元件、电极等大量采用铜及铜合金材料。铜的高化学稳定性与良好的导电性，使其能够快速、准确地响应外界物理量的变化，将其转换为电信号。例如，在温度传感器中，铜制热敏电阻利用铜材料电阻随温度变化的特性，可实现对电池、电机等部件温度的精确测量，精度优于±0.5 ℃，为热管理系统的精确调控提供关键数据支持。

在压力传感器中，铜合金弹性膜片凭借其优异的弹性与机械稳定性，能够在压力作用下产生精准的形变，进而改变与之相连的铜电极间的电容或电阻值，实现压力信号的高灵敏度检测，响应时间可缩短至毫秒级，满足车辆动态运行过程中对压力快速变化的监测需求，如制动系统压力监测、轮胎气压监测等。大陆集团为小鹏G9开发的铜基微机电系统（micro-electro-mechanical systems，MEMS）磁通门传感器，采用1 μm溅射铜膜（Ti过渡层）。其灵敏度达1.2 V/T，非线性误差小于0.08%，在2000 A测量时精度达±0.5%，温度漂移控制在±0.3%/℃。

功率模块作为电控系统实现电能转换与调控的核心单元，承担着将电池直流电转换为驱动电机所需交流电，并精确控制电机功率输出的重任。在功率模块中，IGBT^{［ ［81］ XIANG L，WANG L，WANG Z W，et al. Decoupling study on IGBT stress performance based on thermal-mechanical-electromagnetic multiphysics analysis［J］. International Journal of Thermal Sciences，2025，213：109793.
［82］ 李洋，周淑霞，张腾，等. 基于FLUENT的功率控制器IGBT模块散热设计及仿真分析［J］. 热科学与技术，2023，22（6）：615-622.
81-82 ］}等功率器件工作时产生大量热量，需承载高电流密度，如图11所示。铜基散热基板依托铜的高导热性，能够迅速将功率器件产生的热量传导出去，降低器件工作温度，提升其可靠性与使用寿命。实验表明，采用铜基散热基板可使IGBT模块的结温降低20~30 ℃，有效避免因过热导致器件性能劣化与失效。同时，连接功率器件的键合线多选用高纯度铜丝，其高导电性确保了大电流的稳定传输，可降低线路电阻损耗，提高电能转换效率。此外，功率模块的外壳通常也采用铜合金制造。 一方面利用其良好的电磁屏蔽性能，防止内部电磁干扰对外围电子设备造成影响；另一方面，铜合金的高强度与耐蚀性保障了外壳在复杂环境下的结构完整性，为功率模块乃至整个电控系统的稳定运行提供了保障。英飞凌HybridPACK Drive模块采用铜烧结技术，功率循环能力提升至5×10⁴次，较传统焊料模块提升5倍。

随着新能源汽车产业向更高性能、智能化与可持续方向迈进，高性能铜加工材料领域正发生着深刻变革，技术创新成为驱动其发展的核心动力，在新型材料研发、加工技术融合及跨领域协同创新等方面展现出蓬勃活力，为新能源汽车的未来勾勒出无限可能。

新型铜基材料研发聚焦于突破传统铜合金性能瓶颈，探索全新成分体系与微观结构，以满足新能源汽车日益严苛的材料需求。高熵合金作为前沿研究热点，通过引入多种主元元素，打破传统合金单一主元的局限，实现微观结构的高度无序化与均匀化。研究表明，在铜基高熵合金体系中加入适量的Al，Ti和Ni等元素，能显著提升材料的强度与高温稳定性，其抗拉强度较传统铜合金提高30%~50%，且在200~300 ℃高温区间仍能保持良好力学性能，有望应用于高性能电机的绕组、转子等关键部件，以应对电机长时间高负荷运行带来的高温挑战，提升电机功率密度与可靠性。

纳米晶铜材料凭借独特的纳米尺度晶粒结构，展现出良好的综合性能。其晶界占比大幅增加，晶界作为位错运动的强阻碍，赋予材料超高强度，同时保持良好的导电性。通过剧烈塑性变形、电沉积等工艺制备的纳米晶铜，硬度可提升至传统粗晶铜的2~3倍，而电导率仍能维持在较高水平，相较于普通铜材仅略有下降，这使其在电池连接片、电控系统精密连接件等对导电性与力学性能要求苛刻的部件上极具应用潜力，可有效降低电阻损耗、提高连接可靠性，助力新能源汽车实现高效能运行。

未来铜基材料的研发需围绕“高强高导协同调控-极端环境适应性-全生命周期可持续性”三大核心目标展开，如表3所示。

先进加工技术融合致力于将前沿制造技术与传统铜加工工艺深度整合，全方位提升铜材料加工精度、效率与定制化水平。3D打印技术^{［ ［83］ 肖叶龙，熊科兴，陈旭军，等. 3D打印铜及铜合金的研究与应用现状［J］. 粉末冶金工业，2025，35（1）：1-14.
83 ］}作为增材制造的典型代表，为复杂结构铜部件的快速成型开辟了新路径。在新能源汽车热管理系统中，采用选择性激光熔化（selective laser melting，SLM）^{［ ［84］ LIU H L，PANG J F，WANG J X，et al. New heat source model for accurate estimation of laser energy absorption near free surface in selective laser melting［J］. Extreme Mechanics Letters，2022，56：101894.
［85］ WANG C B，GUO W H，JI Q Y，et al. Microstructure and mechanical properties of FeCoNiCrTix high entropy alloys by selective laser melting［J］. Intermetallics，2025，180：108683.
84-85 ］}技术，可根据散热需求定制具有复杂内部流道结构的铜散热器，精准调控冷却液流动路径，增强散热效率。相较于传统铸造与机械加工结合的方式，3D打印不仅能缩短研发周期30%~40%，还能实现结构优化设计，使散热器的散热性能提升20%~30%，满足新能源汽车高功率密度下的散热需求。新能源汽车功率器件（如IGBT）的散热需求推动了铜基材料热管理技术创新，热管理技术问题的核心和挑战如表4所示。

智能制造技术依托大数据、人工智能与物联网，赋能铜加工全过程智能化管控。在铜材轧制环节，通过安装于轧机上的高精度传感器实时采集轧制力、温度、板材厚度等参数，利用机器学习算法对数据进行分析处理，可实现轧制工艺参数的动态优化调整，确保铜板、铜带的厚度精度优于±5 μm，成品率提高10%~15%。同时，基于物联网的生产管理系统，可对原材料采购、生产调度、产品质量追溯等环节进行实时监控与智能决策，提升企业运营效率，满足新能源汽车对高性能铜材批量定制化生产的需求。

跨领域协同创新打破学科界限，促进铜材料科学与电子、信息、生物等领域深度交叉融合，催生出一系列具有变革性的新技术与新应用。在与电子信息领域协同方面，随着5G通信、智能驾驶辅助系统在新能源汽车中的广泛应用，对高频、高速信号传输的铜基材料需求显著增加。通过与半导体工艺结合，开发出的具有低粗糙度、高纯度表面的铜箔，可应用于高频电路板，有效降低信号传输损耗，满足车载通信系统高达数吉赫兹的信号传输要求。同时，利用微纳加工技术制备的铜基纳米天线、传感器等，可实现车辆周围环境高精度感知与高速传输，提升智能驾驶安全性与可靠性。

在生物医学与新能源汽车结合的前沿探索中，铜的抗菌、生物相容性等特性备受关注。研究发现，铜离子具有良好的抗菌活性，在车内空调系统、座椅面料等部件中引入含铜抗菌材料，可有效抑制细菌滋生，营造健康的车内环境。此外，借鉴生物矿化原理，开发仿生铜基复合材料，用于电池电极，模拟生物体内离子传输与能量转换机制，有望提升电池充放电性能与循环寿命，为新能源汽车电池技术革新提供新思路，推动新能源汽车向智能化、舒适化、高性能化持续迈进。

高性能铜加工材料在新能源汽车中的应用研究面临挑战与机遇，需从基础研究、应用技术、产业协同等多维度深入探索。

在基础研究层面，应深化对铜基材料微观结构与性能关联的认知。借助先进的表征技术，如高分辨透射电镜、原子力显微镜等，深入解析新型铜基材料在原子、纳米尺度的结构特征，揭示微观结构对导电、导热、力学及耐蚀性能的内在影响机制。针对新能源汽车在特殊工况如电池热失控、电机高频电磁冲击下材料性能的演变规律，展开系统研究，建立精准的材料性能预测模型，为材料设计与优化提供理论基石。加强对铜基材料与电池、电机材料的界面相容性研究，探索界面化学键合、扩散行为，优化界面结构，提升组件整体性能与可靠性。

在应用技术研发方面，需聚焦新能源汽车关键部件的材料创新应用。针对电池系统，着力开发适应高镍、富锂锰基等下一代正极材料体系的铜基集流体，攻克其在高电压、强腐蚀性电解液环境下的稳定性难题，提升电池能量密度与循环寿命；探索智能电池管理系统用柔性、可穿戴铜基传感器材料，实现电池状态的实时、精准监测；针对电驱动系统，研发适配宽禁带半导体器件（如碳化硅、氮化镓）的耐高温、高导高强铜合金，满足电机高频、高效运行需求，降低能耗；创新电刷与换向器的自润滑、抗磨损铜基复合材料，延长电机维护周期；针对电控系统领域，开发具备超高电磁屏蔽效能的铜基纳米复合材料，抵御复杂电磁干扰，保障电子控制单元稳定运行；研制高速、高可靠性铜基互连材料，满足车载芯片间海量数据传输需求。

从产业协同发展维度构建产学研用深度融合的创新生态至关重要。高校、科研院所与企业应强化合作，联合设立前沿技术研发中心，聚焦高性能铜加工材料的共性关键技术攻关，加速科研成果向实际产品转化。政府部门需完善产业政策，加大对高性能铜材料研发、应用示范项目的扶持力度，引导社会资本投入；搭建产业对接平台，促进上下游企业信息共享、技术交流，优化供应链协同效率。此外，还需积极参与国际标准制定，推动中国高性能铜加工材料技术与产品走向世界，提升产业全球话语权，为新能源汽车产业蓬勃发展注入持久动力，助力全球绿色交通变革。