复合材料在新能源领域的运用
作者:伟奥通
日期:2022-06-10
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在电池电动汽车产量增加的同时，燃料电池汽车预计也将快速增长，这两者都在推动复合材料及其成型工艺取得新的进展。通过减轻电池盒的重量，复合材料有助于抵消沉重的电池重量。
图片来自：戴姆勒&赢创
日本帝人集团旗下子公司大陆结构塑料（CPS）自2012年首次开始为雪佛兰Spark提供上下电池壳以来，近10年中，该公司一直在提供模压成型的复合材料电动汽车电池壳。2020年12月，大陆结构塑料（CSP）与帝人展示了一款全尺寸的多材料电动汽车电池盒示范件，它至少包括3个结构组件：相对较薄的复合材料上盖、较厚的且更加结构化的复合材料底盘，以及一个金属的梯形框架，以为电池盒内部的电池提供额外的支撑。大陆结构塑料（CSP）还开发了一种吸能泡沫结构的内部框架，可以用于更高的碰撞保护。上盖和底盘经模压成型，并可以采用大陆结构塑料开发的各种防火方案。据说，这种多材料的电池盒要比钢制电池盒轻15%，比铝电池盒的耐热性更好好。目前，大陆结构塑料（CSP）已在美国和中国开发生产了34 种电池盒盖。
图片来自：CSP
其他材料公司比如英国TRB Lightweight Structures公司开发的CFRP电池盒；德国西格里碳纤维（SGL Carbon）生产的碳纤维和玻璃纤维复合材料的电池壳上、下层铺层材料；英国的SHD Composites研究的PFA热固性树脂；美国IDI复合材料国际公司针对电动汽车（EV）和新能源汽车（NEV）市场而推出的新型纤维增强与树脂组合材料Flamevex等都在新能源电池壳的减重，阻燃，耐热等取得了优异的表现。
除了多功能的电池盒外，由瑞典查尔姆斯理工大学的Leif Asp教授领导的团队，还在开发碳纤维复合材料制成的结构电池，这是一种能够提供结构特征和能量储存的多电池层压板。根据Asp及其团队在2021年1月份的报纸上发表的“先进的能源与可持续的研究”论文中的介绍，查尔姆斯理工大学的电池是建立在之前的设计基础之上，在一种基于电解质的基质材料中含有碳纤维的阴极和铝膜阳极，以及玻璃纤维的隔离层。目前的设计显示出高达24Wh/kg的能量密度。在2021年5月举行的网络研讨会上，Asp 表示，研究人员们正致力于提高能量密度以及开发曲面结构。按照他的设想，这种类型的电池可用于在汽车或飞机内部进行局部储能。
Reference：
材荟智造
