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碳纤维电池箱体与电动汽车轻量化

更新于:2016-09-26   来源:搜狐   点击:238次

关键词: 碳纤维    电池箱体      

  

    电动汽车简称为BEV,是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车,通过电池向电动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车行驶。在全球石油资源日益枯竭的大背景下,中国汽车行业开始主动应对,以电动汽车为代表的新能源汽车悄然崛起,2016年上半年,全球电动汽车销量中,中国销量达到了12.2678万辆,相比之下,美国的销量是6.4057万辆,挪威2.2461万辆,法国1.8631万辆,日本1.2846万辆,德国1.0677万辆,中国以近乎是第二名销量两倍的数字,当之无愧地成为目前全球电动汽车销量最大的国家。

  中国不仅是电动汽车最大的销售市场,也是最大的电动汽车生产国。根据中国汽车工业协会的数据显示,2015年中国生产电动汽车34.0471万辆,在全球电动汽车市场占有率为34.4%,美国仅次于后为20.9%

  中国在电动汽车行业的快速发展一方面离不开政府投入的巨额补贴以及种种优惠政策的引导,另一方面,各种新技术、新材料的应用也在逐步纠正“换一种方式污染”的观点,从终端角度为电动汽车解围,例如使用碳纤维材料替代传统金属材料,通过轻量化的方式减少能源消耗,在污染源头上取得有效控制。下文就以无锡威盛新材料科技有限公司为国内某大型电动汽车主机厂生产的碳纤维动力电池箱体为例,分析一下新材料新技术对电动汽车的意义所在。

  电池箱体是新能源汽车动力电池的承载件,一般安装在车体下部,主要用于保护锂电池在受到外界碰撞、挤压时不会损坏。传统的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。而碳纤维具有较高的比强度,能达到普通钢材的5倍,碳纤维与环氧树脂形成的复合材料密度仅为1.6kg/m3,是典型的高强度轻量化材料,并且其还具有优良的耐蚀性和阻燃性,因而在性能方面是传统金属材质电池箱体的理想替代品。

  无锡威盛新材料科技有限公司拥有碳纤维复合材料改性研发、碳纤维汽车零部件制造等系列化的操作经验,在车用电池箱体的制造工艺上,采用了适合批量生产的热压罐工艺。首先根据电池箱容积尺寸制作阴模,再对预浸料的铺层进行设计,最外层使用3k碳纤维预浸料,其余铺层根据箱体的厚度和荷载承受力,确定剩余单向预浸料的铺层层数,在模具内完成铺料后,通过密封条、真空泵等抽真空,再放入热压罐加热固化,待冷却后脱模,对需要开孔和切割的部位进行精加工,以方便安装金属接头与车体结构相连接。金属紧固件与电池箱体的连接可以采用预埋入和胶粘两种方式,一般通过预埋入的深度能控制连接处对拉伸强度的承受力。为提高产品安全系数,威盛新材出品的所有碳纤维电池箱体还必须通过包括火烧、震动、冲击等相关测试。

  据悉,该款碳纤维复合材料动力电池箱体的重量仅为12kg,与传统钢结构材料制作的电池箱体相比大约能减重80%,在强度和荷载力上同样能达到相关的技术要求,更重要的是,因为车体下方的运行环境恶劣,该款碳纤维电池箱体展现出的抗腐蚀、防水、阻燃、使用寿命长等性能可以很好地应对和解决这些问题。总之,威盛新材成功地通过碳纤维材料的使用在保证结构强度的前提下最大化地减小了箱体材质厚度、重量,提升了能量密度,从而也有效提升了电动汽车的应用指数。

使用碳纤维电池箱体仅仅是碳纤维复合材料在以电动汽车为代表的新能源汽车中应用的一个案例,这种轻量化的案例可以复制,可以延伸,可以扩大到车体的更多部分,将轻量化进行到底。而这种轻量化的最终意义是减轻车体自重,减少能源消耗,即便是“换一种方式污染”,也能实现污染排放最少。随着中国政府通过推广电动汽车来调整国家能源结构,降低大气污染,加大传统汽车行业的转型力度,碳纤维等新材料的应用将不断帮助电动汽车提升自身的性能优势,为其在产业结构中赢得更多的竞争空间。


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