Как Композитные материалы В ключевых приложениях с неотложными потребностями в сфере новых энергетических технологий корпуса аккумуляторов неизменно привлекают пристальное внимание отрасли. В силу строгих требований, включая огнестойкость, механические свойства и национальные стандарты безопасности, термореактивные композитные материалы долгое время остаются доминирующим материалом на рынке. При этом материалы, обладающие множеством преимуществ — таких как перерабатываемость, высокая эффективность формования и контролируемая стоимость, — Термопластичные композитные материалы (ТПК) В последние годы была завершена полная цепочка технологических испытаний, и технология перешла в стадию коммерческого внедрения, став новым основным направлением модернизации материалов для корпусов аккумуляторов.

                                                   

Техническое отслеживание ： Перенос опыта по деталям топливного бака на корпус аккумулятора

Компании, специализирующиеся на производстве пластиковых конструкционных деталей для автомобилей, опираясь на многолетний опыт в проектировании топливных баков, разработке компонентов ходовой части и технологиях переработки металлов, постепенно выходят на рынок корпусов аккумуляторов для электромобилей. Логика проектирования систем накопления энергии, требования к монтажу на шасси и требования к герметичности и коррозионной стойкости существенно отличаются от традиционных… Высокая степень совместимости компонентов топливного бака закладывает прочную технологическую основу для замены металлических корпусов аккумуляторов термопластичными композитными материалами.

Ранние обычные немодифицированные пластики не могли удовлетворить требованиям к ударопрочности и огнестойкости жёстких корпусов аккумуляторов. Опираясь на опыт разработки по укреплению жёсткости высоконапорных топливных баков для гибридных автомобилей с подзарядкой от внешней сети, отрасль перешла к разработке волокнистых композитных материалов, сформировав подход, основанный на сочетании экономической эффективности и интеграции функциональных свойств, тем самым выйдя за рамки традиционной модели применения композитов, ориентированной исключительно на снижение массы.

 

Материалы и технологический маршрут ： Армирование стекловолокном ТПК+ прессование/литьё под давлением с композитным формованием

Ведущие отраслевые решения используют термопласты, армированные длинными стекловолокнами; в качестве армирующего материала преимущественно применяется стекловолокно, а в качестве связующего — полипропилен. Инженерные пластики, такие как полипропилен (PP) и полиамид (PA6), идеально подходят для массового и недорогого серийного производства автомобилей.

В ответ на ключевые проблемы отрасли, связанные с огнестойкостью и термическим разгоном аккумуляторов, с помощью материалов — Достижение ключевого прорыва в области совместного структурного проектирования:

1. PA6 обладает выдающимися огнестойкими свойствами и легко соответствует строгим стандартам безопасности;

2. За счёт оптимизации рёбер жёсткости корпуса и конструкции фланца — низкая стоимость Материалы из ПП также успешно проходят испытания на огнестойкость.

При этом широко применяется гибридная конструкция из металла и композитных материалов с встраиванием стальных и алюминиевых листов по мере необходимости, что позволяет одновременно удовлетворять локальные требования к высокой механической прочности и контролировать общую стоимость.

Технология формования уже оформлена в виде стандартизированного комплексного решения:

1. Крупный корпус : Применение прессования под давлением позволило решить сложные задачи формования крупногабаритных деталей с тонкими стенками;

2. Малый корпус : Применение литья под давлением для повышения производительности и точности размеров;

3. Массовое производство — основной тренд : Литой корпус + вторичное формование методом инъекционного литья с оболочкой — монолитная интегрированная конструкция, включающая уплотнительную поверхность и ребра жесткости, обеспечивает собственное уплотнение без сварки. Риск утечки, полное исключение угрозы коррозии металла.

 

Итерация продукта ： Модульный и Прорыв в области двухлинейной интегрированной оболочки аккумуляторных элементов CTP

Отрасль уже завершила разработку двух поколений полноразмерных опытных образцов, полностью охватывающих основные технологические маршруты упаковки аккумуляторов.

1. Модульный корпус

Совместим с традиционными модульными аккумуляторными решениями, использует Основной корпус формованной детали из термопластичного материала с длинными стекловолокнами D-LFT, наружный слой которого выполнен из композитных листов непрерывного стекловолокна, что повышает общую жёсткость; далее методом инъекционного литья осуществляется облицовка и интеграция функций противоударной защиты, герметизации и монтажа в единое целое, что позволяет без проблем пройти такие авторитетные национальные и международные сертификации по безопасности, как ECE R100 и GB 38031. Нижняя оболочка аккумулятора и нижняя защитная конструкция являются ключевыми элементами, определяющими эффективность противоударной и огнестойкой конструкции.

2. Интегрированный корпус аккумуляторной ячейки CTP

Строго следовать отраслевым модулям Тенденция интеграции и трансформации аккумуляторных элементов CTP ориентирована на решения по снижению себестоимости за счёт использования полипропиленовой матрицы. Корпус изготавливается методом прессования с применением длинноволокнистого стекловолокна и полипропилена; ключевые конструктивные элементы — позиционирование аккумуляторного элемента, аварийный выпуск газа и предохранительный клапан — формируются в процессе инъекционного литья в единой операции, что позволяет заменить традиционную пенопластовую структуру. Такая конструкция обладает более высокой структурной стабильностью, минимизирует производственные отходы и полностью соответствует концепции экологичного и низкоуглеродного производства.

На этапе серийного производства основу комплектации составляют высокотоннажные автоматизированные прессовые линии, которые обеспечивают стабильное производство крупногабаритных композитных деталей, одновременно охватывая как опытно-конструкторские разработки и изготовление опытных образцов, так и масштабное серийное производство.

 

Коммерческое применение ： Нижний корпус и защитные элементы первыми вышли на серийное производство.

В настоящее время корпуса аккумуляторов из термопластичных композитных материалов уже перешли от этапа разработки опытных образцов к масштабному серийному производству, а два ключевых продукта успешно внедрены в автомобили.

1. Защитная скользящая пластина на дне аккумулятора

Внедрён инновационный режим производства по схеме «одна форма — два вида продукции»:

Автомобильная версия: полностью термопластичная конструкция, облегчённая и недорогая;

Внедорожная версия: металл + Композитное смешанное армирование обеспечивает устойчивость к высоким динамическим ударным нагрузкам и одновременно снижает затраты на изготовление пресс-форм.

2. Нижний корпус аккумулятора с конструкцией CTP

Совместим с платформой высокопроизводительных моделей, площадь одной оболочки составляет примерно Площадь 2 кв. м, объединяющая защиту нижней части и системную герметичность; в условиях ударных нагрузок обеспечивается полное отсутствие утечек. Конструкция выполнена путём прессования непрерывного стекловолокна/ПП с тонкой стальной пластиной, а затем — методом литья под давлением с облицовкой из стекловолокна/ПП; благодаря этому достигается надёжное сцепление на границе раздела и исключительно высокие герметизирующие свойства. Сталь обеспечивает высокую жёсткость и упругость, а слой композитного материала полностью предотвращает коррозию; в совокупности эти характеристики значительно превосходят традиционные решения на основе алюминиевых сплавов.

Отраслевая ценность : Отраслевой прогноз выставки композитных материалов в Техасе

Термопластичные композитные корпуса аккумуляторов, благодаря таким преимуществам, как отсутствие коррозии, высокая степень интеграции, возможность переработки и упрощение технологических процессов, уже стали качественной альтернативой металлическим корпусам и традиционным термореактивным решениям. Синергетическая оптимизация материальной структуры, комплексная технология прессования и литья под давлением, а также гибридное конструирование из металлов и композитов образуют три основные технологические направления в области корпусов аккумуляторов и активно способствуют всестороннему обновлению конструкционных элементов батарей для электромобилей в сторону повышения эффективности, снижения затрат, улучшения перерабатываемости и обеспечения устойчивого развития.

Отказ от ответственности: настоящая статья предназначена исключительно для обмена и распространения профессиональных знаний о композитных материалах и рыночной информации и не используется в каких-либо коммерческих целях. В случае возникновения сомнений в авторских правах на данную статью или в точности её содержания, пожалуйста, незамедлительно свяжитесь с нами. Мы оперативно примем соответствующие меры.