位于底盤部分的動力電池包是由上蓋與下殼體兩部分組成,電池殼體是新能源汽車動力電池的承載件,主要用于保護鋰電池在受到外界碰撞、擠壓時不會損壞。
目前大多數純電動車為了保證底盤動力電池的安全,都會選擇鋼或鋁合金材料做電池包的保護外殼。雖然在很大程度上可以保護動力電池的安全,但也面臨電池組自重大,增加無意義的整備質量,電耗增加,續航減少,甚至對車輛的操控都有不同程度的影響。
所以,隨著汽車節能環保和輕量化發展,電池殼體材料也出現了玻纖增強復合材料、SMC片狀材料、碳纖增強復合材料等多種輕量化的材料選擇。
一、SMC復合材料
SMC(Sheet Moulding Compounds),又稱片狀模塑料,是以不飽和聚酯樹脂為粘合劑,添加玻璃纖維、填料 、顏料及其他助劑,浸漬玻璃纖維紗,兩面用薄膜覆蓋而制成的不飽和聚酯玻璃纖維復合材料。
SMC材料與傳統金屬材料相比,有以下幾個優點:
1、高比強度,高比模量。SMC比重為1.7-1.9g/cm3,代替金屬材料有明顯的減重效果;
2、SMC制品的可設計性強,通過優化結構可整體成型,減少二次裝配;
3、熱膨脹系數低,尺寸穩定;
4、耐腐蝕,SMC的耐電解液、耐酸、耐堿性比金屬材料如鋼、鋁要好的多,永不會生銹。
5、減震性好,耐沖擊,共振小;
6、絕緣性能優于金屬材料;
7、阻燃性能可以達到VO級。
SMC于二十世紀六十年代初首先出現在歐洲,在1965年左右,美、日相繼發展了這種工藝。我國于80年代末,引進了國外先進的SMC生產線和生產工藝。世界市場上的SMC大約在60年代末期即已初具生產規模,此后一直以每年20%~25%的增長速率快速增長,廣泛應用于運輸車輛、建筑、電子/電氣等行業中。
二、SMC復合材料在汽車電池包殼體上的應用
SMC是一種較重要且用途廣的模壓復合材料制品的半成品,以其卓越的機械強度、高剛性、高阻燃、耐腐蝕、尺寸穩定、抗紫外線、低比重等多種優越的性能被廣泛應用于汽車車身部件、結構件及功能件上,如汽車儀表板、轉向機、散熱器系統、車門、發動機罩、行李箱蓋等等,應用量最大的是車身板,占SMC用量的70%,增長最快的是結構件和傳動器零件。
動力電池組在整車質量中占了很大的比重,且電池包設計中既要考慮密封、防水、防塵,防腐蝕、又要絕緣,還要考慮電池箱的散熱和靜電屏蔽。因比殼體材料的選擇和輕量化就顯得尤為重要。
SMC具有優異的輕量化效果,且價格低、耐腐蝕性好、絕緣性好,是目前較受歡迎的電池包殼體的輕量化替代材料。北汽C30、C33;廣汽A3X、A51等車型,及吉利帝豪EV450、前途汽車K50、廣汽新能源傳祺GE3530、長安第二代逸動EV電池包殼體均有使用SMC復合材料。
1. 吉利帝豪EV450
圖 吉利帝豪EV450電池包,圖片來自易車號
帝豪EV450電池箱體上蓋采用的是先進的SMC復合材料,SMC復合材料優勢明顯,因為它的比強度是鋼材的4倍,同時重量還輕,并且更加耐腐蝕、防水,更適合作為替代材質。
2. 前途汽車K50
圖 前途汽車K50電池包結構,圖片來自搜狐汽車
前途汽車K50每個標準電池箱由60個電芯組成,電池箱采用高強度SMC復合材質,較金屬材質減重15%。
3. 廣汽新能源傳祺GE3530
圖 廣汽新能源傳祺GE3530電池輕量化設計,圖片來自第一電動網
廣汽新能源對傳祺GE3 530電池組材料進行了全方位的輕量化處理,電池組減重達28kg。
電池包的上殼體采用了SMC輕量化復合材料,不僅使該部件減重約15%,還能提供更高強度的內部保護。
4. 長安第二代逸動EV
圖 長安第二代逸動EV,圖片來自汽車之家
長安第二代逸動EV電池通過SMC復合材料、鋁合金應用以及模組塑料框架結構優化等多重手段,使其電池的能量密度提升至150Wh/kg,綜合工況續航405km,最大續航460km,百公里耗電13.5kwh,快充模式下,45分鐘可充電至80%。
新能源汽車塑料主要有幾種:輕量化材料,這種材料跟傳統汽車的區別不大,只是新能源汽車對于輕量化的需求更加強烈;另外一種就是跟電有關的材料,比如連接器,充電接口,動力電池周邊的材料。為了讓加強艾邦粉絲在新能源汽車塑料,特別是與電相關材料的交流,特建立動力電池微信群,歡迎產業鏈上下游的朋友加入。同時,為推動產業鏈發展,艾邦將長期向業內專業人士邀稿,歡迎投稿!
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