De evolutie van behuizingen voor accu's van elektrische voertuigen

 

Met de snelle groei van de wereldwijde markt voor nieuwe energievoertuigen heeft batterijtechnologie, als kerncomponent, veel aandacht gekregen. Met name de materiaalkeuze en het productieproces van batterijbehuizingen zijn van groot belang voor het verbeteren van de veiligheid, efficiëntie en kosteneffectiviteit van elektrische voertuigen. Dit artikel zal verschillende geavanceerdebatterij aluminium behuizingoplossingen, met als doel klanten uitgebreide technische ondersteuning en toepassingsvoorstellen te bieden.

 

 

Een van de belangrijkste onderdelen van een elektrisch voertuig (EV) is waarschijnlijk het onderdeel dat de batterij droog, veilig en beschermd houdt in geval van een crash of brand. Er worden veel termen gebruikt om dit onderdeel te beschrijven: behuizing, omhulsel, tray, doos en omhulsel; de materialen die momenteel worden gebruikt voor behuizingen van batterijpakketten zijn staal, aluminium en kunststofcomposieten.

 

Het is niet verrassend dat het compleet isEV-accupakkettenzijn vrij zwaar en vormen doorgaans zo'n 40% van het totale gewicht van het voertuig. Wanneer u echter de componenten van een accupakket (cellen en modules, thermisch beheer, batterijbeheersysteem (BMS), separatoren, enz.) bekijkt, is het niet moeilijk te begrijpen waarom ze ook erg duur zijn. Ze kunnen oplopen tot 50% van de waarde van het voertuig.

 

Daarom moeten batterijen met zorg worden behandeld, zowel tijdens als na gebruik in een elektrische auto. Wanneer een powerbatterij in een elektrische auto het einde van zijn levensduur bereikt, heeft deze de wereld nog veel te bieden, hetzij via recycling of secundair gebruik. De powerbatterij moet daarom eenvoudig te demonteren zijn voor recycling.

 

 

 

Verwijderbaar

 

De sleutel tot de huidige strategieën voor het ontwerp van batterijbehuizingen zijn verwijderbaarheid, brand- en thermische bescherming, crashprestaties en recyclebaarheid. De markt voor EV-batterijen ontwikkelt zich echter snel, met frequente veranderingen in batterijchemie, batterijverpakkingsformaten (softpack, cilindrisch, prismatisch) en batterijtechnologie, en de komst van solid-state batterijtechnologie komt dichterbij. Dit alles heeft invloed op EV-batterijbehuizingen.

 

Zoals we zullen zien, verandert de rol van de batterijbehuizing in de voertuigarchitectuur. Hierdoor worden de structurele eisen steeds strenger, wat op zijn beurt vragen oproept over de beschikbaarheid van materialen, verbindingstechnieken en geschiktheidseisen.

 

Momenteel maakt ongeveer 80% van de elektrische voertuigen gebruik van batterijbehuizingen van aluminium, terwijl de rest bestaat uit stalen behuizingen. Nieuwe thermoplastische oplossingen bieden echter een lichtgewicht en innovatief alternatief voor metalen oplossingen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Selectie van materiaal voor de behuizing van de batterij

 

Het eeuwenoude debat tussen staal en aluminium duurt voort in de batterijbehuizingsruimte, waarbij elke leverancier beweert beter geschikt te zijn dan de ander. Staalfabrikanten prijzen hun voordelen aan in hoge sterkte, vervormbaarheid en repareerbaarheid, evenals kosteneffectiviteit, en dat ze minder koolstofintensiteit vereisen dan andere materialen tijdens de productie.

 

Kunststofoplossingen kunnen het gewicht verminderen, de kosten verlagen, de veiligheid verbeteren en zijn minder schadelijk voor het milieu wat betreft recyclebaarheid en CO2-uitstoot dan staal of aluminium.

 

SABIC ontving een Edison Award voor zijn thermoplastische batterijbehuizing voor de Honda CR-V plug-in hybride. De 6 kg spuitgegoten polypropyleen glasvezelharsoplossing, een groot deel van 1,6 m x 1 m en 2 mm dik, bespaarde Honda 10% in gewicht en 10% in kosten vergeleken met een stalen oplossing met isolatie.

 

Behuizing van het batterijpakket

 

De batterijbehuizing is meer dan een eenvoudige doos. Het is een groot structureel veiligheidsonderdeel waarvan de rol en prestatie-eisen mogelijkheden creëren voor creativiteit en innovatieve techniek.

 

Voor de materiaalleverancier komt dit tot uiting in het Multi-Part Integration (MPI)-programma, dat meerdere onderdelen die uit één LWB (lasergelaste plaat) zijn gestanst, in volgorde combineert tot één warmgestanst onderdeel, waardoor het aantal benodigde verbindingsbewerkingen wordt verminderd.

Batterijen worden geïntegreerd in de body-in-white (BIW), en autofabrikanten en Tier 1-chassisleveranciers beginnen hun chassis- of BIW-afdelingen samen te brengen met hun batterijafdelingen in dezelfde engineeringcentra om toekomstige voertuigen te ontwerpen. Dit is zowel een bedreiging als een kans voor de staalindustrie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Thermische wegloopbeveiliging

 

Een belangrijk aandachtspunt bij accu's van elektrische voertuigen is warmtebeheer en bescherming tegen thermische oververhitting. Thermoplasten zijn hierbij de beste keuze.

Veiligheidsorganisatie UL Solutions heeft een nieuwe, strenge thermische runawaytest ontwikkeld, genaamd UL 2596 ("Testmethode voor thermische en mechanische eigenschappen van batterijbehuizingsmaterialen"). Deze test onderwerpt het materiaal aan thermische runaway met 25 cilindrische cellen (18650) in een stalen batterijpakket.

 

De eigenschap van het thermoplastische materiaal van SABIC is dat bij deze test, wanneer een monster van het materiaal langer dan vijf minuten werd blootgesteld aan een vlam van 1000- graden Celsius, de temperatuur aan de zijkant van het batterijpakket lager was dan 200 graden Celsius, zonder dat er een thermische deken nodig was (zoals bij aluminium en stalen behuizingen).

 

Dit komt doordat het door SABIC ontwikkelde thermoplastische materiaal begint te verkolen wanneer het in aanraking komt met vuur en na verloop van tijd uitzet. Dit betekent dat het geen warmte overdraagt, wat een unieke eigenschap is van thermoplastische materialen. Na een tijdje gedraagt ​​het zich als een schildpaddenpantser en wordt het een beschermende laag tegen vuur en warmteoverdracht. Standaardkunststoffen falen deze test, maar plastic in millimeterdikte slaagt er elke keer voor. Bovendien biedt het vormen van het thermoplastische schild ruimte voor creativiteit en vergroot het de veelzijdigheid van het materiaal.

 

Duurzaam

 

Het ontwikkelen van de batterij als structureel onderdeel heeft echter belangrijke gevolgen voor andere aspecten, met name voor duurzame productie, de levenscyclus van onderdelen en circulariteit.

 

De meeste autofabrikanten hechten waarde aan repareerbaarheid, dus de batterijbehuizing is meestal toegankelijk, verwijderbaar en vervangbaar. Maar hij erkende ook dat repareerbaarheid momenteel ontbreekt. De meeste dealers repareren de batterij niet, maar sturen deze terug naar OEM's of andere aangewezen derde partijen voor verwerking. Als het gaat om batterijen van elektrische voertuigen, is repareerbaarheid minstens zo belangrijk als recycleerbaarheid in het streven naar duurzaam transport, en het is veel efficiënter dan recycleerbaarheid.

 

De snelle ontwikkeling van de batterijtechnologie voor elektrische voertuigen is goed nieuws voor consumenten. Het brengt ook spannende kansen en uitdagingen met zich mee voor autofabrikanten en leveranciers.

 

 

Algemeen,batterij aluminium schelpen, als een belangrijk onderdeel van nieuwe energievoertuigbatterijsystemen, hebben aanzienlijke voordelen op het gebied van lichtgewicht, veiligheid en productie-efficiëntie. In de toekomst, met de voortdurende vooruitgang van technologie en de aanhoudende groei van de marktvraag, zullen batterij-aluminiumbehuizingsoplossingen een nog belangrijkere rol spelen in de nieuwe energiesector. Ondernemingen moeten actief aandacht besteden aan trends in de sector, marktkansen grijpen en hun concurrentievermogen voortdurend verbeteren om de steeds hevigere concurrentie op de markt het hoofd te bieden.