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研究团体开发低成本、轻量化电池概念 可用于电动汽车

据外媒报道,由Lorenz Kunststofftechnik、Forward Engineering、Evonik、LION Smart、Vestaro和Minth组成的财团开发出一种电动汽车电池外壳解决方案,通过轻量化结构提高汽车效率,同时成本较低。

该方案在不牺牲机械性能的情况下,使电池重量比其他常用材料组合减轻了约10%。此外,针对电池外壳开发的玻璃纤维增强环氧SMC,可满足所有耐火要求,并适应复杂的几何形状。目前,整个概念已通过测试,适合量产,即使在极端条件下也具有安全性。

Lorenz Kunststofftechnik GmbH首席运营官Peter Ooms表示:“2019年,在VESTARO GmbH的领导下,我们与Forward Engineering、Evonik和LION Smart展开合作,目标是开发一种适用于纯电动车型的系列化电池概念。我们重点关注玻璃纤维增强环氧SMC的配方,使其既能满足安全性和可加工性方面的所有要求,又能重新进入材料循环过程。”2021年,中国汽车供应商敏实集团(Minth Group)位于欧洲的Minth GmbH也加入该财团。

Ooms表示:“对于电池外壳,我们使用Evonik的VESTALITES环氧固化剂,来开发一种密度在1.5-1.7g/cm³之间的新型SMC。这种材料具有优异的性能,如抗弯强度> 350 MPa,弯曲弹性模量> 18,500 MPa,抗冲击性>150kJ/m2。使用环氧树脂,而不是通常的聚酯树脂,可以避免出现使用玻璃纤维增强SMC材料时常见的其他问题。有了VESTALITES Epoxy Lorenz SMC,可以将模塑材料加工成复杂的几何形状,而且不会粘在模具上。”此外,Lorenz已建立回收玻璃纤维增强SMC材料的流程,考虑到汽车业的可持续性要求,这是重要考虑因素。”

合作伙伴选择铝作为电池外壳支撑结构,以实现简单的几何结构,并降低生产成本。VESTARO GmbH项目工程师Philipp Taschner表示:“底板是整个电池结构的基础,带有安装电池模块的交叉构件。电池管理系统的载板也连接在铝底座上。”两个铝变形元件通过吸收功能,提供必要的侧面碰撞保护。电池电芯模块对准可实现电极分离,从而在发生碰撞时提供更高的安全性,并且更易于冷却。

LION Smart的超级电芯概念被用于电池中。Taschner表示:“该电池电芯的设计旨在实现全自动化生产,并且具有成本效益。此外,该电池设计特别安全,因为各个电芯都被封闭在不可燃的介质冷却剂中。”这不仅提供了更高的安全性,还确保电池内持续保持较低的平均温度,延缓电池老化。电池的模块化系列连接设计,可以灵活选择模块数量,总体高度非常低,仅为90mm。

Oom指出:“在电池组的热2D模拟过程中,环氧SMC外壳的绝缘性能脱颖而出。我们的材料可以在800°C下耐受10分钟,而不会燃烧,其绝缘性能可以保护周围的部件和材料免受300°C以上温度的影响。在测试过程中,在工件不粘在模具上的情况下,实现3分钟固化时间。此外,VESTALITES的SMC不会产生苯乙烯排放,只有少量的挥发性有机化合物(VOC)排放。”

该团体就这一电池概念提供若干种配置。Taschner总结说:“目前,我们可以提供三种能源配置。在能量密度、安全性和成本方面,可与市场上的电池型号相媲美或更好。在65kWh下,总重量为412.1 kg;85 kWh为527.3 kg;在120 kWh、800V配置下,为789.2 kg。这一整体概念呈现模块化,并提供灵活性。”

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