電動汽車在整個汽車市場中的占比呈逐年上升態勢,但其需要面對的挑戰也是顯而易見的,例如,續航能力就是其中最突出的問題之一。電動汽車能否跑長途,將極大影響到它的市場份額,要想達到450Km以上的續駛里程,車載電池的數量必須增多,而電池包的加重又反過來會影響到耗電量,最終又反作用于續航能力。為此,如何減輕電池包的重量成為技術熱點,除了從電池自身進行優化,電池包內外的結構件,如電池支架、電池包殼體都成為輕量化的對象。采用碳纖維復合材料代替鋁、鋼等傳統金屬材料,其顯著的輕量化效果已取得了廣泛共識,但是碳纖維電池殼體卻遲遲未能得到大面積的應用,主要有以下兩方面的障礙:
一是應用成本問題。碳纖維增強復合材料的原材料和生產工藝決定了這種新材料電池殼體的應用成本比鋁制或其它普通金屬類的應用成本要高不少,汽車制造商們一方面希望通過提升結構性能增加市場競爭力,另一方面希望降低成本價格增加市場競爭力,這種高配置結構材料能否為市場所接受,這是他們猶疑的地方。
二是制造工藝問題。雖然有不少碳纖維零部件制造商接受了汽車制造商的試樣要求和小批量訂單,并借助碳纖維復合材料高強度輕量化的材料優勢成功地減輕了汽車電池包的重量,但仍無法實現高效率快速生產要求。而低效率的生產工藝既增加了生產成本,又制約了產品的應用潛能。
如何解決上述問題,這需要汽車設計方和碳纖維部件制造商的通力合作,汽車設計方應充分了解碳纖維復合材料的材料特性,在保證電池安全的提前下盡量簡化電池殼體的設計。碳纖維部件制造商也需要基于自身的制造經驗,主動為設計方提供多樣化的方案和建議。這種雙方合作有助于在制造成本與應用成本之間取得一個較好的平衡。
經過幾年數輪的行業PK,國內的碳纖維零部件制造商智上新材料科技從第一款碳纖維汽車電池殼體出發,到現在已為電動汽車制造商提供了十余種碳纖維復合材料輕質電池殼制造方案,例如在原材料選擇階段,就賦予電池包殼體阻燃功能的材料方案,又如通過夾層設計利用碳纖維增強復合材料與泡沫芯材的組合功能,使之具備足夠的承載能力的同時也具有一定的抗應變能力等等。
通過工藝優化與精確的方案匹配,智上新材成功地實現了碳纖維汽車動力電池包殼體的量產化工藝目標,與鋁等金屬材質的電池包殼體相比,重量平均降低了40%,量產化技術也大幅度地降低了生產成本,使之能夠更適用于中高檔電動汽車。
事實上,碳纖維復合材料的高成本和生產工藝的低效率不僅是困擾汽車實現結構輕量化的關鍵,也是其在工業領域其它行業實現結構輕量化進程的重要障礙。智上新材憑借多樣化的復合材料設計方案和不斷超越自我的技術水平,為碳纖維復合材料實現低成本應用和性能提升提供了成功案例。
來源:網易號 碳纖維復合材料
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