Evoluce krytů baterií pro elektromobily

 

S rychlým růstem globálního trhu s novými energetickými vozidly se bateriové technologii jako její hlavní komponentě dostalo široké pozornosti. Zejména výběr materiálu a proces výroby plášťů baterií mají velký význam pro zlepšení bezpečnosti, účinnosti a hospodárnosti elektrických vozidel. Tento článek podrobně popisuje několik pokročilýchhliníkový plášť baterieřešení, jejichž cílem je poskytovat zákazníkům komplexní technickou podporu a návrhy aplikací.

 

 

Pravděpodobně jednou z nejdůležitějších součástí elektrického vozidla (EV) je ta, která udržuje baterii v suchu, bezpečí a bezpečí v případě nehody nebo požáru. K popisu této součásti se používá mnoho termínů: pouzdro, kryt, zásobník, krabice a kryt; materiály, které se v současné době používají pro pouzdra baterií, zahrnují ocel, hliník a plastové kompozity.

 

Není divu, kompletníEV bateriejsou poměrně těžké, obvykle představují přibližně 40 % celkové hmotnosti vozidla; Když vezmete v úvahu součásti sady baterií (články a moduly, tepelný management, systém správy baterie BMS, separátory atd.), je snadné pochopit, proč jsou také velmi drahé, v celkové výši až 50 % hodnoty vozidla.

 

To je důvod, proč je třeba s bateriemi zacházet opatrně jak během používání, tak po použití v EV; když napájecí baterie v EV dosáhne konce své životnosti, má stále co nabídnout světu, ať už prostřednictvím recyklace nebo sekundárního použití, takže napájecí baterii je třeba snadno rozebrat a recyklovat.

 

 

 

Odnímatelné

 

Klíčem k současným strategiím návrhu krytu baterie je odnímatelnost, ochrana proti požáru a tepelnému úniku, odolnost proti nárazu a recyklovatelnost. Trh s bateriemi pro elektromobily se však rychle vyvíjí, dochází k častým změnám v chemii baterií, ve formátech balení baterií (soft pack, cylindrical, prismatic) a technologii baterií a příchod technologie polovodičových baterií se blíží. To vše má dopad na kryty baterií EV.

 

Jak uvidíme, role bateriového krytu v architektuře vozidel se vyvíjí, zvyšují se konstrukční požadavky, což zase vyvolává otázky ohledně dostupnosti materiálu, technik spojování a požadavků na vhodnost.

 

Přibližně 80 % elektrických vozidel v současné době používá hliníkové bateriové skříně, ve zbytku dominuje ocel, ale nová termoplastická řešení nabízejí lehkou a inovativní alternativu ke kovovým řešením.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Výběr materiálu pláště baterie

 

Odvěká debata mezi ocelí a hliníkem pokračuje v prostoru krytu baterie, přičemž každý dodavatel tvrdí, že je vhodnější než ten druhý. Výrobci oceli vyzdvihují své přednosti ve vysoké pevnosti, tvařitelnosti a opravitelnosti, stejně jako nákladovou efektivnost a to, že při výrobě vyžadují menší uhlíkovou náročnost než jiné materiály.

 

Plastová řešení mohou snížit hmotnost, snížit náklady, zlepšit bezpečnost a mají nižší dopad na životní prostředí z hlediska recyklovatelnosti a nižší emise CO2 než ocel nebo hliník.

 

Společnost SABIC obdržela cenu Edison Award za pouzdro termoplastické baterie pro plug-in hybrid Honda CR-V. 6kg vstřikovaný roztok polypropylenové pryskyřice ze skleněných vláken, velká část o rozměrech 1,6 m x 1 m a tloušťce 2 mm, ušetřila společnosti Honda 10 % hmotnosti a 10 % nákladů ve srovnání s ocelovým řešením s izolací.

 

Pouzdro baterie

 

Pouzdro baterie je více než jen jednoduchá krabice, je to velký konstrukční bezpečnostní prvek, jehož role a požadavky na výkon vytvářejí příležitosti pro kreativitu a inovativní inženýrství.

 

Pro dodavatele materiálu se to odráží v jeho programu Multi-Part Integration (MPI), který kombinuje více dílů vylisovaných z jednoho LWB (laserem svařovaný polotovar) do jednoho za tepla lisovaného dílu v sekvenci, čímž se snižují potřebné spojovací operace.

Baterie budou integrovány do karoserie (BIW) a výrobci automobilů a dodavatelé podvozků Tier 1 začínají spojovat svá oddělení podvozků nebo BIW se svými odděleními baterií ve stejných technických centrech, aby navrhovali budoucí vozidla. To je hrozba i příležitost pro ocelářský průmysl.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tepelná ochrana proti úniku tepla

 

Hlavní oblastí zájmu u baterií EV je tepelné řízení a ochrana před tepelným únikem, a to je místo, kde termoplasty září.

Bezpečnostní organizace UL Solutions vyvinula nový přísný tepelný únikový test nazvaný UL 2596 ("Testovací metoda pro tepelné a mechanické vlastnosti materiálů krytů baterií"), který podrobuje materiál tepelnému úniku zahrnujícímu 25 válcových článků (18650) v ocelové baterii.

 

Vlastností termoplastického materiálu SABIC je, že při tomto testu, když byl vzorek materiálu vystaven plameni 1000- stupňů Celsia po dobu delší než pět minut, byla teplota na straně baterie nižší než 200 stupňů. Celsia, aniž by byla potřeba tepelná přikrývka požadovaná pro hliníkové a ocelové skříně.

 

Je to proto, že termoplastický materiál vyvinutý společností SABIC se při kontaktu s ohněm začne zuhelnat a postupem času expanduje. To znamená, že nepřenáší teplo, což je jedinečná vlastnost termoplastických materiálů. Po chvíli působí jako želví krunýř, stává se ochrannou vrstvou proti ohni a přenosu tepla. Standardní plasty v tomto testu neuspějí, ale plast v milimetrové tloušťce jím projde pokaždé. Lisování termoplastové skořepiny navíc umožňuje kreativitu a zvyšuje všestrannost materiálu.

 

Udržitelného

 

Vývoj baterie jako konstrukční součásti má však významné důsledky pro další aspekty, zejména pro udržitelnou výrobu, životní cyklus součásti a cirkulaci.

 

Většina výrobců automobilů oceňuje opravitelnost, takže pouzdro baterie je obvykle přístupné, odnímatelné a vyměnitelné. Ale také uznal, že opravitelnost v současnosti chybí. Většina prodejců baterii neopraví, ale pošle ji zpět výrobcům OEM nebo jiným určeným třetím stranám ke zpracování. Pokud jde o baterie elektrických vozidel, opravitelnost je při snaze o udržitelnou dopravu přinejmenším stejně důležitá jako recyklovatelnost a je mnohem efektivnější než recyklovatelnost.

 

Rychlý vývoj technologie baterií pro elektromobily je dobrou zprávou pro spotřebitele. Přináší také vzrušující příležitosti a výzvy pro výrobce automobilů a dodavatele.

 

 

Celkově,hliníkové pláště baterie, jako důležitá součást nových energetických bateriových systémů vozidel, mají významné výhody v nízké hmotnosti, bezpečnosti a efektivitě výroby. V budoucnu, s neustálým pokrokem v technologii a pokračujícím růstem poptávky na trhu, budou řešení hliníkových obalů baterií hrát v novém energetickém průmyslu ještě důležitější roli. Podniky by měly aktivně věnovat pozornost trendům v odvětví, chopit se tržních příležitostí a neustále zlepšovat svou konkurenceschopnost, aby se vyrovnaly se stále tvrdší tržní konkurencí.