电动汽车中复合材料蓄电池箱的材料选择(二)
2023-02-06 16:23:02
电动汽车中复合材料蓄电池箱的材料选择(一)

05 沙特基础工业公司(SABIC)
       沙特阿拉伯的SABIC经营石化产品、化学品、聚合物、肥料和金属等。该公司的特色产品业务部生产多种树脂、配混料和添加剂 ;其石化产品业务部的知名产品有短纤维和长纤维增强聚丙烯、聚碳酸酯、苯乙烯类、热塑性聚酯或共混物。
       SABIC的特色产品业务部报告称,其改性聚苯撑醚(MPPE)用于混合动力汽车的电池箱盖已有一段时间。为了满足蓄电池电动汽车的更高要求,该集团在其Noryl和LNP特种配混料中开发了几种新材料,例如 :LNP Konduit,具有无卤阻燃性加上低介电常数/介电损耗因数,用于单格电池座框和盖子,以利射频信号透过 ;LNP-Faradex配混料,使用金属纤维,以满足电磁干扰屏蔽要求 ;以及LNPStat-Kon配混料,用于雷达吸收。
       而据SABIC的石化产品业务部介绍,其材料也用于许多混合动力汽车和蓄电池电动汽车的蓄电池箱。该公司提供了高阻燃的短玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料,该材料于去年年底亮相,用在日本本田汽车公司供给中国市场的混合动力汽车的电池箱盖上,据称这是行业最大的电池箱盖之一。将无卤的PP配混料调制成在遇到火焰时能形成膨胀结焦层,这种结焦行为导致自熄性,使其成为第一个通过中国严格的GB 18384-2020 阻燃规范的盖子。与需要隔热层的金属箱体相比,注射成型的热塑性材料盖子减少了 40%的重量,有助于延长汽车行驶里程。功能的集成简化了组装工序并降低了成本。此外,该制品可以在使用期满时完全回收,并具有较小的CO2足迹。
1.6×1.4m 电池箱盖的顶侧(上)和底侧(下),用短玻纤增强 PP制成(来源:SABIC)
       SABIC高 级 业 务 经 理Dhanendra Nagwanshi解释说:“随着在电动汽车蓄电池设计上的合作增多,我们看到材料组合正在发生变化。”“我们认为阻燃热塑性材料可能会在材料组合中占据更大的份额,因为它们可以提供巨大的优势,包括固有的绝热和电绝缘性能、膨胀特性、轻重量和零件集成性,这有助于降低成本。此外,它们是可回收、可重复使用的,并且它们降低了环境影响——这不仅因为减轻了重量,而且还因为降低了温室气体排放量约10%~15%。热塑性材料在电动汽车蓄电池领域的前景光明。

06 索尔维
       比利时索尔维公司(Solvay SA)拥有全球制造足迹,生产树脂和聚合物、结构胶粘剂和表面产品、热固性和热塑性复合材料、碳纤维、复合材料模具和辅助材料。十多年来,该公司一直为蓄电池箱提供阻燃预浸料—玻璃纤维或碳纤维与环氧树脂制成的预浸料。
       索尔维最近与英国一家汽车设计和工程咨询公司Ricardo Plc合作,进行一个虚拟设计和模拟项目。在该项目中,对用阻燃复合材料制造的蓄电池箱盖和底盘进行了基准试验。两者的主要结构可采用环氧树脂或聚苯硫醚(PPS)为基体,用高单位面积质量的玻璃布增强,并用单向碳纤维带局部增强。该团队不仅想展示复合材料的轻量化优势,还意在解决在乘用车中封装大型蓄电池时的体积效率问题。
       索尔维报告说,在进行此设计项目的同时,它还一直致力于电动汽车电池系统的材料表征研究,该研究被描述为热固性和热塑性化学之间的不可知论。该公司正在评估阻燃的高玻璃化转变温度(Tg)热固性树脂(如环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺)和热塑性塑料(聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮酮),采用各种结构的玻璃纤维和/或碳纤维增强,以查看哪些组合最适用于不同车辆类别以及先进空中交通(AAM)飞机上的特定电池组件。这些材料正在经受高结构载荷、破碎、侧面冲击、侵入、模态刚度、阻燃性、热失控、热扩散等试验。

07 西湖环氧
       今年早些时候,美国西湖化学公司收购了美国Hexion 公司的环氧树脂业务,更名为西湖环氧公司(Westlake Epoxy)。它是全球领先的特种涂料和复合材料生产商。其环氧树脂和酚醛树脂在北美和欧洲的多个商用电动汽车厂商中用来制造复合材料蓄电池箱盖、底盘及其他相关用途,自 2023 年起,该公司将有 5 个以上的大产量项目。
       该公司的新型超低甲醛Eponol 06921 酚醛树脂,配上Epikure 06931 和 06941 催化剂,能够在多种制造工艺中高速生产阻燃复合材料。因其防热性能,这种树脂正被用来制造电动汽车蓄电池箱体部件。此 外,该 公 司 的Epokote 06710/Epikure 06170环氧树脂体系也正通过LCM(复合材料液体模塑成型)工艺制造大规格的电动汽车蓄电池底盘。
焰烧试验(来源:Westlake Epoxy)
       如上图显示,西湖环氧公司的玻璃纤维/环氧树脂复合材料在1200℃下进行火焰燃烧试验。试验在8分36秒后停止,没有把材料烧穿。
       该公司的北美汽车业务发展经理Stephen Greydanus总结道:“作为一家树脂供应商,西湖环氧公司已配制了最新一代酚醛树脂和环氧树脂体系,它们可用于SMC、LCM、HP-RTM、拉挤成型和其他制造工艺,以覆盖蓄电池箱中热固性复合材料的许多用途。”
来源:玻璃纤维