为研究电动汽车的电池壳罩是否能采用高科技的热塑性塑料进行设计和制造，特殊化学品公司朗盛与德事隆集团旗下考泰斯公司（也叫考特斯德事隆）已展开了多年的合作，在一项可行性研究中，共同开发出一种接近量产的技术示范样品。该电池壳罩系统的长、宽尺寸分别为1400 mm，是一种技术复杂的大尺寸全塑壳体部件，以公斤为单位的重量在两位数的中间范围内。
该项目的目标是，证明热塑性塑料在减重降本、功能集成及电绝缘性方面相对于金属的优越性。
“作为第一步，我们已完全摒弃了使用金属的加强结构，同时证明了我们可以商业化地生产这些复杂的大型部件。”考泰斯公司产品开发总监Felix Haas解释道。
“下一步，考泰斯和朗盛希望利用这项合作产生的成果，参与到汽车制造商的量产开发项目之中。”朗盛e-Powertrain 项目经理Christopher Hoefs博士补充道。
这一接近量产的技术示范件拥有大约1400 mm的长、宽尺寸，该电池壳罩系统是一种技术复杂的大尺寸全塑壳体部件，以公斤为单位的重量在两位数的中间范围内（图片来自考泰斯）
短周期的单级制造工艺
该示范件是在一款C段电动汽车的电池壳罩基础上被开发出来的，由一个带有防碰撞结构的外壳托盘、一个壳盖和一个底护罩构成。该电池壳罩组件可以在一种单级的直接长纤维热塑性（D-LFT）成型工艺中被生产出来，为此，LANXESS对用于D-LFT成型配混的Durethan B24CMH2.0材料作了优化。考泰斯采用玻纤粗纱为此工艺配混了朗盛的这种PA6材料。对该电池壳罩结构的局部加强，是采用朗盛Tepex dynalite品牌的连续纤维增强热塑性复合材料实现的。“与加工钢或铝相比，这项工艺的循环时间更短，因而更加经济。” Haas解释道。
无复杂的金属成形，生产步骤更少
目前的高压电池壳罩主要由挤压成型的钢型材或铝型材制成。取决于车辆类别，壳罩的长、宽尺寸可能分别超过2000mm或1500mm，这种尺寸，再结合组件的数量以及生产和组装步骤的数量，使得金属壳罩的成本很高。比如，由钢绞线压制型材制成的复杂结构，需要诸如焊接、冲孔和铆接等辅助工序，此外，还需要在一个额外的加工步骤中，通过阴极浸涂，为这些金属组件提供必要的防腐保护。
该示范件由一个带有防碰撞结构的外壳托盘、一个壳盖和一个底护罩构成（图片来自考泰斯）
“另一方面，还可以充分利用塑料的设计自由度，通过集成功能，如紧固件和热管理组件，可以显著减少构成电池壳罩的单个组件的数量，从而简化装配和物流工作，降低生产成本。” Hoefs说道。塑料还耐腐蚀且具有电绝缘性，电绝缘意味着可以降低系统短路的风险。不仅如此，塑料的低密度及其实现轻量化结构的潜力，还使电池壳罩明显更轻，这有利于延长电动汽车的运行里程。
对复杂配混料的高要求
高压电池壳罩必须满足各种严格的技术要求，比如，必须有足够的刚度和强度，能够在发生碰撞时吸收大量的能量，这可通过机械冲击试验和挤压试验而得到测试。在电池出现热流失时，这些壳罩还必须具有阻燃性。最后，这些壳罩必须能够被集成到汽车结构之中。
“我们将继续展开合作，优化这些部件的生产工艺和结构设计，目标是完成大部分的虚拟开发工作，以节省原型设计的成本，缩短未来量产部件的上市时间。”Hoefs表示。
来源：赛奥碳纤维技术
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