357477021 发表于 2017-5-18 16:02:13

SMC复合材料在新能源汽车电池包中的应用

SMC复合材料在新能源汽车电池包中的应用

    SMC是60年代在西德发展起来的一种新型玻璃钢模压材料,由于它具有轻质、高强、耐腐蚀及成本低的特点,已成为欧美汽车制造业中重要的汽车用材料,在欧美汽车工业中获得广泛应用已逐步取代木材及金属合金,广泛应用汽车领域,在国内市场最近几年也得到了飞速发展。

自2009年开始,中国政府已经陆续发布一系列鼓励电动车产业发展的政策并推行电动车的示范性运营活动。国内外汽车厂商纷纷通过开展新能源汽车研发、价值链整合、产品投放等方式宣告进入电动汽车产业领域。轻量化是目前汽车发展的重要方向,是汽车节能的重要手段。对于目前开发的新能源汽车特别是电动汽车来说,轻量化具有特别重要的意义。设计新颖的结构及采用轻质、高强的材料,是实现汽车轻量化的主要途径。但作为电动车关键部件的电池包,其轻量化也是提高车辆运行里程的重要途径.

新能源汽车轻量化要求
随着汽车工业的不断发展,汽车工业面临着能源、公害及安全三大问题,其中能源总是最为突出,节能已成为汽车工业发展的核心问题。节能首先是提高汽车能源的经济性,而降低汽车自重是重要措施之一。

据资料介绍,汽车自重减轻100Kg,行驶100km,可节油0.3kg;自重减轻10%,燃料经济效益提高10%。要降低汽车自重,除了在汽车结构设计上下功夫,一项重要的手段就是在汽车上大量采用复全材料,增强塑料SMC(片状模塑料)便是其中的一种。。实例:一辆整备质量 1 550 kg 的新能源电动车,车载动力电池 450 kg,一次充电续驶里程为 186 km。措施:利用碳纤维复合材料使其轻量化后,整车减重至1 011 kg,减重幅度达 34.8%,同样充一次电,续驶里程增至275.5 km,增加了 89.5 km,提高了 48.1%;如果维持一次充电续驶里程 186 km 不变,则动力电池仅需 250 kg 就能达到目标,电池质量可减少 200 kg,减少了 44.4%,相应的电池成本也将下降 44%。

由于SMC导热性较低,因此不必使用在金属箱体中需要用到的泡沫保温板。集成在电池箱体中的连接器能起到热障层的作用,避免受到充电时电池过热和冬季气温过低的影响。如电动汽车动力蓄电池保护外壳可承载重达340公斤的电池,自重35公斤,比金属箱体的重量约轻35%。热固性电池箱体能够承受十倍重力加速度的撞击。

复合材料替代金属成为电池包生产材料的市场基础
热固性塑料SMC复合材料是Sheet molding compound的缩写,即片状模塑料。 作为目前世界上最先进和最为推广的外壳制造材料,有着与其它非金属材料和金属材料无法比拟的优势。 热固性塑料SMC复合材料与金属比较有以下优点
1、电性能好SMC不仅具有极佳的电绝缘性,而且在高频下亦能保持良好的介电性能,不受电磁作用,不反射电磁波。这些性能远非金属材料所能相比。
2、耐化学腐蚀SMC复合材料具有很好的耐酸、稀碱、盐、有机溶剂、海水等腐蚀的特性,而金属材料不耐酸、不耐海水腐蚀。
3、轻质高强   比强度和比模量是衡量材料承载能力的指标之一,纤维增强聚酯SMC复合材料的比模量与钢材相当,但其比强度可达到钢才的4倍。
4、抗疲劳性能好SMC复合材料的拉伸强度略好于钢材,钢材及大多数金属材料的抗疲劳极限是其拉伸强度的40%-50%,复合材料的抗疲劳极限普遍高于这一数值,最高的可达到70%-80%。
5、缺口敏感性 当构件超载并有少量纤维断裂时,载荷迅速分配在未破坏的纤维上重新达到力学平衡。这是金属构件不能相比的。
6、热导率低、膨胀系数小 在有温差时所产生的热应力比金属小的多。
7、优异的耐紫外线抗老化性能 在非金属材料中,纤维增强聚酯SMC复合材料有着优秀的抗老化性能。经过抗老化性能测试表明,使用地点不同,所处气候带不同,其表面最大老化厚度为20年小于50μm。大多数箱体的最小厚度为5mm,小于箱体厚度的1%,因此对箱体的机械性能没有明显的影响。令外我公司采取了一种特殊的耐紫外线表面处理工艺,更加强化了其耐老化性能。
8、使用寿命长欧洲的使用历史可以证明其使用寿命至少在20年以上;经过模拟老化试验表明其使用寿命在20年以上,远远超过了金属等传统材料。
9、阻燃、无烟、无毒 此材料是一种阻燃材料,

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