新能源汽车电池包壳体工艺及选材解析
资讯类型:行业新闻 加入时间:2018年5月23日15:31
    新能源汽车“三电”系统约占整车整备质量的1/4左右,有数据显示,在传统汽车基础上设计的新能源汽车比传统燃油车整备质量增加15%以上。重量的增加,显著影响其电耗、动力性、制动性能、被动安全性、一次充电续航里程等,因此新能源汽车的轻量化显得更为重要。大幅减轻整车其他零件的重量才能抵消电池增加的重量,轻量化能显著提高电动车的续航能力,是突破瓶颈的有效手段之一。新能源汽车轻量化,离不开高强度钢、镁铝合金、高性能塑料和碳纤维复合材料等轻量化材料的应用,然而轻量化新材料的应用,又涉及全新的设计理念、结构设计、成形工艺、性能评价与验证方法的应用,这对整个汽车行业都是极大的挑战。

  电池包是新能源汽车核心能量源,为整车提供驱动电能,它主要通过壳体包络构成电池包主体。为了强化行业对新能源轻量化技术应用的认识,加快推进新能源汽车轻量化技术应用与产品研发,促进材料供应商、零部件厂商、科研机构与新能源整车厂的交流与合作,由中国汽车材料网主办的“2018(第三届)新能源汽车轻量化技术研讨会”将于2018年6月21-22日在重庆召开。

  电池包组成主要包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、壳体和BMS。模块化的结构设计实现了电芯的集成,通过热管理设计与仿真优化电池的安全保护及连接路径;通过BMS实现对电芯的管理,以及与整车的通讯及信息交换。

  电池包壳体的选材

  电池壳体是新能源汽车动力电池的承载件,一般是安装在车体下部,主要用于保护锂电池在受到外界碰撞、挤压时不会损坏。传统车用电池箱体采用钢板、铝合金等材料铸造。然后对表面进行喷涂处理。随着汽车节能环保和轻量化发展,电池壳体材料也出现了玻纤增强复合材料、SMC片状材料、碳纤增强复合材料等多种轻量化的材料选择。

  钢制壳体。钢制电池包壳体是最原始的动力电池包壳体材料,一般采用铸造钢板焊接而成。强度高、刚性高,质量重。表面需要进行防腐处理,使其在长期高温条件下仍具有较好的防腐效果。

  铝合金壳体。汽车动力电池包采用铝合金材料具有易加工成型、高温耐腐蚀性、良好的传热性和导电性的特点。铝合金壳体(除壳盖外)可一次拉伸成形,相对于不锈钢,可以省去盒底焊接工艺,在进行焊接时就不会出现因为金属元素烧损而导致寒风质量下降等问题。

  SMC符合材料。即片状模塑料,主要原料由GF(专用纱)、UP(不饱和树脂)、低收缩添加剂、MD(填料)及各种助剂组成。具有电性能好、耐化学腐蚀、轻质高强等特点。

  碳纤维增强复合材料是解决汽车轻量化发展的有效途径之一,目前,碳纤维复合材料已成为传统金属材质电池箱体的理想替代品。与金属材料相比碳纤维密度约为1.7g/cm3。拉伸强度3000MPa,弹性模量230GPa,质轻高强,耐高温,耐摩擦,抗震,热膨胀系数低。而钢材的密度为7.85g/cm3,抗拉强度300-600MPa,弹性模量190GPa,比热容0.42J/(KG.K),热膨胀系数10.6-1.22×10-6/℃,其密度比碳纤维高出许多,抗拉强度也不如碳纤维。铝密度为2.7g/cm3,抗拉强度110-136MPa,重量虽然比钢轻,但强度也较低,安全性能稍差。

  此外,碳纤维复合材料在耐冲击性、密封性、及减重上具有绝对优势。

  此次在重庆举办的2018(第三届)新能源汽车轻量化技术研讨会上,由鞍钢蒂森克虏伯(重庆)汽车钢有限公司带来的议题“高强度钢电池包轻量化设计与验证”,将围绕新能源汽车热点问题展开交流。更多议题请进入官网或关注官方微信公众号“汽车材料网”。
文章来自:中国燃料电池网
文章作者:佚名
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