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朗盛热塑性复合材料制造电动汽车电池大尺寸全塑外壳,以替代金属

特殊化学品公司朗盛和Kautex Textron GmbH & Co. KG(德事隆公司的子公司)已合作数年,研究电动汽车的电池外壳是否可由技术性热塑性塑料设计和制造。在一项可行性研究中,他们共同开发了一个近乎系列化的技术样品。该系统的长度和宽度各约为1400毫米,是一个技术复杂的大尺寸全塑料外壳部件,重量在10公斤左右。


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该项目的目标是证明热塑性塑料在减轻重量和降低成本、功能集成和电绝缘行为方面比金属更有优势。


Kautex Textron的产品开发总监Felix Haas解释说:“作为第一步,我们已经完全免除了金属加固结构的使用,同时证明了我们可以在商业上生产这些复杂的大型部件。”


朗盛电子动力总成项目经理Christopher Hoefs博士补充说:“展望未来,Kautex Textron和朗盛希望利用合作成果,与汽车制造商一起进入批量生产的开发项目。”


单阶段制造工艺, 周期短


该样品是在C级电动车的电池外壳基础上开发的。它包括一个带有碰撞结构的外壳托盘、一个外壳盖和一个车底(车身底部)保护。外壳部件可通过单阶段直接长纤维热塑性塑料(D-LFT)成型工艺生产。朗盛已经优化了Durethan B24CMH2.0作为D-LFT成型化合物的材料。Kautex Textron用玻璃纤维粗纱对该工艺的PA6进行复合。外壳结构的局部加固采用朗盛的Tepex dynalite品牌的连续纤维增强热塑性复合材料进行。“与加工钢或铝的工艺相比,该工艺能够缩短周期时间,从而更经济。”哈斯解释说。


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没有复杂的金属成型,减少生产步骤


如今,高压电池的外壳主要由挤压钢或铝型材制成。根据车辆级别的不同,外壳的长度和宽度可以分别远远超过2000或1500毫米。尺寸、部件数量和众多的制造和装配步骤使得金属外壳的成本非常高。例如,由钢绞线冲压型材制成的复杂结构需要许多二次加工步骤,如焊接、冲压和铆接。此外,金属部件还必须在额外的工艺步骤中通过阴极浸渍涂层来防止腐蚀。


“另一方面,塑料可以充分发挥其设计自由度。通过整合紧固件和热管理组件等功能,可以大大减少电池外壳的单个组件的数量。这简化了装配和物流工作,从而降低了生产成本。”Hoefs说。塑料还具有抗腐蚀性和电绝缘性。例如,后者能确保减少系统短路的风险。塑料的低密度及其在轻质结构方面的潜力,使外壳明显变轻,这对电动汽车的续航能力等方面都有好处。


高要求的复杂组合


高压电池外壳必须满足各种高难度的技术要求。例如,它们必须坚硬和牢固,但在发生碰撞时能够吸收大量的能量。这是通过机械冲击和挤压试验来测试的。外壳还必须在车辆起火或电芯热失控的情况下具有阻燃性。最后,外壳必须集成到车辆结构中。


“我们继续合作,优化部件的生产和结构设计。目的是以虚拟方式进行大部分开发工作,以节省原型设计的成本,并缩短未来系列组件的上市时间。”Hoefs说。


来源:环球聚氨酯网



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