發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路,是應對氣候變化、推動綠色發展的戰略舉措。近年來,隨著新能源汽車銷售量的增長,由RTM、LFT-D、SMC等多種工藝生產的復合材料電池盒需求劇增。
一、電池盒/蓋概述
電池盒/蓋作為電動汽車用動力電池的防護零件,對結構設計、重量等方面的要求都很高,在電池模塊的重量和尺寸確定后,設計電池箱體時考慮的因素比較多。首先電池箱體是電池模塊的承載件,電池模塊需要通過它連接到車身上;其次,動力電池一般安裝在車體下部,考慮到電池模塊的工作環境,電池箱體需要具有對模塊的防護功能,需要考慮模塊的防水防塵以及道路環境對電池箱體的腐蝕,電池箱體還需要考慮承受車輛運行過程中的振動和沖擊等。
該技術曾被視為所有汽車應用的首選解決方案,然而事實證明它更適合于汽車主要結構部件,例如底板,電池盒,支撐柱和車頂結構;成本仍然是該技術獲得廣泛應用的最大障礙。
目前,一些新的重大項目仍然采用該技術,通常選擇液體壓縮模塑,在該技術中良好的設計和預成形工藝對可行性至關重要,比較適合大批量生產。
該技術最廣泛使用的方法是與大型預浸料相結合,具有良好的視覺效果,適用于非結構、半結構和結構零件,常用的增強材料類型包括單向預浸料、編織物、NCF等,但是面臨著批量生產的挑戰。
近年來,片狀模塑材料(SMC)獲得了廣泛的關注,并且在未來十年內有可能成為汽車用CFRP主要技術,其優勢在于快速成型和低成本,但缺點也比較明顯,機械性能較低,因此主要適合一些對強度要求不高零部件。
隨著保有量的不斷增加,電池盒作為保護電池的關鍵部件,在安全性上有著較高的要求,同時要兼顧輕量化和一些結構設計要求。目前行業內參考的標準還是基于GB/T 31467.3-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統》,標準中并沒有體現出復合材料電池盒/蓋靈活設計、環保耐用等特色。
不過,GB/T 31467仍然具有較高的參考價值。其安全性測試章節的試驗,可以等同或參考使用:
(1)振動試驗:模擬安裝在車輛上的隨機振動情況,要求測試過程中和測試后,系統完好,無機械、電氣、精度、絕緣、性能等方面的損傷。
(2)機械沖擊:模擬安裝在車輛上,或運輸狀態時,因車輛顛簸所造成的Z軸方向的沖擊/撞擊力,要求無機械損傷,無泄漏,無起火或爆炸現象,絕緣正常。
(3)跌落:模擬安裝或維修過程中可能造成的自由跌落,要求無電解液泄漏,無起火或爆炸現象。
(4)翻轉:模擬安裝在車輛上隨整車翻滾的情況,要求結構完好,連接可靠,絕緣正常,無電解液泄漏,無起火和爆炸現象。
(5)模擬碰撞:模擬安裝在車輛上發生車輛碰撞的情況,要求絕緣正常,無電解液泄漏,無起火和爆炸現象。
(6)擠壓:模擬安裝在車輛上發生車輛碰撞,并且電池包發生嚴重擠壓變形的情況,要求無起火和爆炸現象。
(7)溫度沖擊:模擬外部環境溫度快速變化的使用情況,要求絕緣正常,無電解液泄漏,無起火和爆炸現象。
(8)濕熱循環:模擬高溫高濕的存儲或運輸情況,要求絕緣正常,無電解液泄漏,無起火和爆炸現象。
(9)海水浸泡:模擬產品被海水*浸沒的情況(多見于我國南方地區),要求無起火和爆炸現象。
(10)外部火燒:模擬產品直接暴露于外部火焰的情況(一般發生于整車因線路短路或燃油泄漏著火的情況),要求無爆炸現象。
(11)鹽霧腐蝕試驗:模擬高鹽霧地區(海邊城市)使用的情況,要求無外殼破損,無電解液泄漏,無起火和爆炸現象。
(12)高海拔:模擬高海拔低氣壓的使用情況,要求各項指標和性能正常。
(13)過溫保護:模擬高溫濫用情況下系統的保護功能,要求系統無噴氣,無外殼破裂,無起火或燃燒,絕緣正常。
(14)短路保護:模擬外部短路情況下系統的保護功能,要求系統無泄漏,無外殼破裂,無起火或燃燒,絕緣正常。
(15)過充電保護:模擬過充電濫用情況下系統的保護功能,要求系統無外殼破裂,無起火或燃燒,絕緣正常。
(16)過放電保護:模擬過放電濫用情況下系統的保護功能,要求系統無外殼破裂,無起火或燃燒,絕緣正常。
針對當前暫無復合材料電池盒的統一標準,而相關企業仍然加速入場布局,從而可能帶來的市場無序競爭。制定復合材料電池盒/蓋的需求較為迫切。
上一篇:機器人化復合材料自動鋪層技術