相較于金屬組件，大面積全塑料外殼既能夠縮短循環(huán)時間，還有助于減輕車輛重量，從而可以使電動汽車（EVs）的續(xù)航里程增加。
朗盛（Lanxess）和考泰斯·德事隆集團（Kautex Textron）花了幾年時間合作研究電動汽車的電池外殼是否可以由工程熱塑性塑料設計和制造。使用直接長纖維熱塑性塑料(D-LFT)和聚酰胺6 (PA 6)樹脂，他們在可行性研究中開發(fā)了一種技術演示器。這項研究系統(tǒng)尺寸為1,400*1,400毫米（長*寬），是一個復雜的大型全塑料外殼，重量在兩位數(shù)千克范圍內。該研究項目的目標是要證明熱塑性塑料相較于金屬在重量和減少成本、功能綜合和電絕緣性能上是很占優(yōu)勢的。
考斯特產(chǎn)品研發(fā)總監(jiān)Felix Haas解釋道：“作為第一步，我們已經(jīng)不再使用金屬加固結構，同時證明了我們可以商業(yè)化生產(chǎn)這些復雜且大型元件。”朗盛電子動力系統(tǒng)項目經(jīng)理Christopher Hoefs博士補充道：“考斯特和朗盛希望可以利用合作的結果與汽車制造商一起進入批量生產(chǎn)的研發(fā)項目。”
單階段制造過程
該演示器是基于C段電動汽車上的電池外殼研制的。它是由帶防撞結構的殼體托盤、殼體蓋和車底保護裝置組成。外殼組件采用單級D-LFT成型工藝生產(chǎn)，而朗盛則優(yōu)化了杜蕾森B24CMH2.0聚酰胺6 (PA 6)作為模塑料。
考斯特將PA6與玻璃纖維粗紗混合用于該工藝。使用朗盛的Tepex dynalite纖維增強熱塑性復合材料完成外殼結構的局部加固。Haas解釋：“該過程能夠縮短周期，因此相比于在鋼或鋁的加工周期，這種方法更具有經(jīng)濟性。”
|
該驗證是基于C段電動汽車上的電池外殼研制的。它是由帶防撞結構的殼體托盤、殼體蓋和車底保護裝置組成。 |
如今，高電壓電池的外殼最初是由擠壓鋼或鋁材質制成的。取決于車輛類別，外殼的長度可超過2,000毫米，寬度可超過1,500毫米。尺寸、部件數(shù)量以及眾多的制造和組裝步驟使得金屬外殼成本非常高。例如，由鋼絞線壓制型材制成的復雜結構需要很多輔助操作，如焊接、打孔、固定等。此外，在額外的工藝步驟中，必須通過陰極浸涂保護金屬部件免受腐蝕。
簡化組裝和物流
Hoefs說：“另一方面，塑料可以充分設計。通過集成緊固件和熱管理組件，電池外殼的單個組件數(shù)量可以大大減少。簡化了組裝和物流工作，從而減少成本。”塑料還具有耐腐蝕性和絕緣性。例如，塑料可以減少系統(tǒng)短路的風險。塑料的低密度和輕質結構可以使外殼重量降低，這有利于增加電動汽車的續(xù)航里程。
高壓電池外殼必須高度滿足各種需求。例如，必須堅硬且結實，能夠在發(fā)生碰撞時吸收大量能量。這是通過機械沖擊和擠壓試驗進行測試的。在汽車起火或碰到電池熱失控的情況下，外殼必須是阻燃的。最終，外殼必須集成到車輛結構中。
Hoefs說：“我們將在優(yōu)化元件生產(chǎn)和結構設計上繼續(xù)努力。我們的目標是以虛擬方式展開工作，在原型試驗中節(jié)省成本，縮短未來系列元件的上市時間。”
中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會 楊柳翻譯
2022.1.4