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寒潮+暴雪,电动汽车续航面临考验,聚酰胺、聚丙烯等材料来助力

2023-12-23 16:383770
 各地出现不同程度的寒潮雨雪天气,给新能源汽车带来大考。
  在此天气状况下,新能源汽车电池在冬天尤其在北方可能会发生续航衰减的情况,导致电池性能下降、零件机械性损失、行驶阻力变大等情况出现。

  如何提高新能源汽车续航能力一直以来都是汽车品牌商关注的焦点。除了改进电池技术、快速充电技术、优化空气动力学等方面,轻量化材料设计同样尤为重要,轻质塑料材料可以降低整车质量,减小电池的负担,从而提高续航能力。

  与此同时,高效性能电池隔膜可以减少内阻,提高能量传递效率,从而增加电池的能量密度,使车辆能够获得更多的续航里程。

旭化成:连续玻璃纤维增强热塑性材料

  世界铝业协会报告指出,作为纯电动汽车的核心部件,电池包质量一般占整车质量的30%~40%,对纯电动汽车而言,整车质量下降10%,可减少5.5%的电能损耗,同时增加5.5%的续航里程。

  旭化成(Asahi Kasei)公司目前开发一种新型连续玻璃纤维增强热塑性材料LENCEN,可用于电动汽车的电池盖上,并在今年Fakuma 2023上首次展示。这种复合材料由连续玻璃纤维织物与聚酰胺66 (PA66) 薄膜堆叠而成。由于具有良好的拉伸强度、高耐热性和类似金属的冲击性能,该材料提高了电动汽车电池的碰撞安全性并减轻了重量,提高了续航能力。

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旭化成LENCEN PA66 连续玻璃纤维增强热塑性材料制成的电池盖。

 
  旭化成的碳纤维增强热塑性单向胶带(CFRTP-UD胶带),可用于汽车框架,采用了回收后的连续碳纤维和旭化成的LEONA聚酰胺树脂。碳纤维增强热塑性单向胶带同样有助于汽车框架和车身重量的减轻。

 

朗盛:PA6模塑化合物减重约10%

  朗盛公司(Lanxess)与全球知名混合动力/纯电动系统供应商Kautex Textron联合开发一款用于中型电动汽车的电池外壳。
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朗盛聚酰胺6化合物Durethan B24CMH2.0模塑料用于制造电池壳。(图源:朗盛)

  该电池壳采用模压成型工艺制造,使用朗盛聚酰胺6化合物Durethan B24CMH2.0的模塑料,在碰撞关键区域使用连续纤维增强聚酰胺6(Tepex dynalite 102-RGUD600 )进行特殊加固。

  与铝制的电池外壳相比,复合材料版本的电池外壳实现减重约10%,同时大部分结构由塑料直接成型,大大减少部件中装配零件的数量,简化了组装和物流工作,降低了制造成本。

埃克森美孚:新型PP抗冲共聚物助力内饰板减重

  埃克森美孚(EXXONMOBIL)新型Achieve™ Advanced PP8285E1 PP抗冲共聚物 (ICP),可以帮助汽车设计性能良好的大型、重量更轻的内饰板。

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埃克森美孚新型PP抗冲共聚物(ICP)为汽车减重。(图源:埃克森美孚)

  与复合聚丙烯材料相比,ICP密度较低(复合聚丙烯材料的密度为 0.90),因此与汽车内饰的化合物相比重量更轻,成本效益更高。此外,该材料还具有优异的耐磨损性和抗冲击力。

  埃克森美孚产品开发人员Brian Dujardin表示,将电动汽车4磅重的门板的复合聚丙烯材料改用这种ICP,每辆车总共可减轻约1.5磅的重量,每100,000辆汽车减重150,000磅,对于电动汽车而言,可以大大提高续航能力。

东丽:离子导电聚合物膜减少续航衰减

  日本东丽工业公司(Toray Industries)制造了一种离子导电聚合物薄膜,可用于锂空气电池。这种薄膜可用作电池隔膜,有助于提高电池的安全性和寿命,并延长电动汽车的续航里程。
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日本东丽工业公司制造一种离子导电聚合物薄膜。(图源:东丽)

  比起传统锂离子电池,锂空气电池更轻,理论上能量密度高出10倍,能够增加电动汽车的续航里程。这类电池中常用的是微孔隔膜。

  东丽公司设计出一种可以实现锂离子跳跃(指传导时锂离子在相邻位点之间跃迁)的聚合物,并利用高耐热芳纶聚合物分子来制造锂盐化合物。这种高导电性使电池能够在薄膜无孔的情况下工作,电池在充放电循环中能更加稳定运行,减少续航衰减情况。

塞拉尼斯:超高分子量聚乙烯实现更高能量密度

  塞拉尼斯开发GUR® UHMW-PE(超高分子量聚乙烯)可用于制造高能量密度,适合快速充电的锂离子电池。

  相较于其他大多数聚合物,GUR® UHMW-PE聚合物链要长得多,因此其穿刺强度极高。穿刺强度是隔膜至关重要的一项性能,因为电池的安全性取决于隔膜所提供的绝缘性。
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塞拉尼斯开发超高分子量聚乙烯可用于制造高能量密度锂离子电池。(图源:塞拉尼斯)

 

  凭借高强度特性,GUR® UHMW-PE制造的隔膜不仅更薄,且其穿刺强度也不受任何影响。隔膜更薄意味着它们在锂离子电芯中所需要的占用空间更小,因此可以实现更高的能量密度,并最终提升电动汽车的续航能力。

  此外,GUR® UHMW-PE制成的隔膜具有更复杂的孔隙结构,可以延长锂离子电芯的使用寿命。
 
 
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