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科思创电动汽车电池包上壳体解决方案: 循赋新生,守卫安全

盖世汽车快讯 忻文 2021-04-23 13:15:26

2020 年中国新能源汽车产量超过 130 万辆,而汽车电池包作为新能源汽车的关键部件,面临着同时提高安全性和能量密度的巨大挑战。作为全球领先的材料供应商之一,科思创携手合作伙伴带来全新的解决方案,助力汽车电池包上壳体的性能提升。

硬核实力见真章 PC+LFT-D 技术

PC+LFT-D 由科思创与合作伙伴项目联合研发,以聚碳酸酯或其合金(统称 PC)为原料,采用长纤维(目前为玻璃纤维)增强热塑性塑料的在线共混及模压(LFT-D)工艺,是制造大尺寸的电动汽车电池包上壳体的创新技术。该技术在轻量化、环保、设计自由度、生产效率等方面均有全新突破。

九大卓越性能,重塑行业新典范

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适用性

PC+LFT-D 非常适合于制造电池包上壳体。PC 材料优异的阻燃性能、尺寸稳定性及力学性能,与 LFT-D 工艺固有的长纤维保持率相得益彰,完美地契合了电池包上壳体应用的需求。通过不懈的努力,研发人员摸索出了一套行之有效的阻燃方法。另外,产品在高刚性的同时兼具高韧性,零件不易开裂;上下壳体可以更紧密地结合,提升了电池包在长期使用时的气密性水平。

该技术非常适合于汽车行业的大规模、自动化的生产要求。与热固性塑料费时费力的操作过程相比,生产效率有望提高 50% 以上。

阻燃性能

安全性是一切技术的前提和基础。传统观念认为热塑性材料难以通过国标的外燃火烧实验,本技术颠覆了这一观念。在火烧实验中,电池包上壳体表面形成碳化层并迅速覆盖整个零件,起到阻隔火焰的作用并减少高温对碳化层下的材料的影响。火烧实验后零件的形状保持完好。相对于金属上壳体,传入电池包内部的热量反而更少。

——创新的阻燃涂层解决方案

我们以特殊化学结构的聚氨酯产品为基础,开发了创新的阻燃解决方案。该解决方案可适用于高性能阻燃涂料的应用场景。基于此方案开发的阻燃涂料具备密度低、操作友好、施工高效、快速固化的特点。有利于新能源汽车动力电池轻量化,并且可适用自动化线操作。此外针对电池壳体的不同材料,该阻燃涂层可体现优异附着力。尤其配合科思创的 PC+LFT-D 可提供一体化解决方案,在实现新能源汽车动力电池轻量化的同时,也助力于动力电池满足更优异的阻燃性能、隔热性能。在电池发生热失控时,可以有效阻隔火焰侵入乘客舱,帮助满足 GB 38031-2020 (电动汽车用动力蓄电池安全要求)的安全要求。

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轻量化

PC 方案较于主流的 SMC 方案密度较低,且使用玻纤更少,该技术的使用可实现至少 20% 的减重。

环保回收

PC+LFT-D 技术采用热塑性塑料(PC)为基材,解决了目前使用的热固性塑料方案的环保回收难题。以目前的发展趋势预测,2035 年纯电动车将成为中国市场的主流,届时电池包的累计报废量将超过一亿个。若其中 50% 使用热固性塑料制造上壳体,将产生 50 万吨的难于回收的废弃物,其体积超过 30 万m³,可以填满 150 个标准游泳池。这显然与发展电动汽车的环保初衷背道而驰。而废弃的热塑性塑料则可以较为方便地再次熔融,循环使用。 图片

经济性

如果考虑到本技术带来的生产效率的提升, PC+LFT-D 技术的单位生产成本与 SMC 工艺相当,远低于其它热塑性材料工艺(如 HP-RTM , PCM);且所需新增固定资产投资较低,适合大规模地推广。

设计自由度

因为使用热塑性塑料,产品设计的自由度较金属和热固性塑料方案有了颠覆性的提升。设计人员不需要再拘泥于呆板的结构;也不必因为板材成型方法的限制而牺牲宝贵的空间。他们可根据实际需要,自由地分布不均匀的壁厚和调整局部结构(例如,增加较为复杂的筋位),既达到安全方便的使用要求,又可最大化地利用空间、节省材料、减轻重量。设计和工程人员可在本技术平台的基础之上大开脑洞,集成其它零件和功能。在提升设计自由度的同时,帮助简化工艺,提高劳动生产率。   

颠覆性的大尺寸零件,精细成型工艺

大尺寸热塑性材料的成型一直是工业界的一个难题,特别是当产品的投影面积大于 1.5㎡ 时,基本上可以认为是传统高精度注塑工艺的禁区。而压缩成型工艺可制造大的零件,精度却不高。PC+LFT-D 技术完美地集成了二者的优点,目前已可以工业化生产投影面积大于 2.5㎡ 的部件, 且成型出近似注塑效果的复杂精细的结构,而相应的机器和模具成本均在可以接受的范围之内。 图片

共性技术

之前因为加工手段的限制,热塑性工程塑料一般只能通过注塑的方法制造较小的零件,同时只能掺混较短的纤维。而连续纤维方案必须通过预制板材模压的方式生产。本技术填补了短纤维增强材料和连续纤维增强材料之间的空白,创造了一个新的技术平台,它为 PC 及其它热塑性工程塑料的应用打开了另一扇大门;同时汽车工业也有了一种新的加工手段。本技术不但可以生产电池包上壳体,也可以很自然地延伸到其它大型零件(例如“四门两盖”)的制造上,为汽车的轻量化做出更大的贡献。作为一项“共性技术”,其融合创新的空间巨大,可组合成多种新型复合材料,以满足更为广泛的应用需求。图片

清洁技术

PC+LFT-D 技术在生产过程中不发生化学反应,不挥发有毒有害物质(或挥发极微量),是更为清洁的创新技术。

自 2018 年至今,经过两年的不懈努力,PC+LFT-D 技术已经基本成熟。而在此前,以该技术生产的原型产品曾先后在中国橡塑展和德国杜塞尔多夫 K 展亮相,并获得了世界各国汽车主机厂、电池厂和零部件供应商的广泛关注。

与合作伙伴的强强联手,带来了更优越的产品、更前沿的解决方案。科思创期待与更多合作方一起,共同驶向光明的未来!