电池轻量化大势所趋:金字塔结构复合材料,能承重3万倍并为其减重六成

成型技术汇 2023-11-08
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电池外壳为电池重要组成部分,指对电池内部结构起到保护作用的壳体材料。电池外壳需具备耐腐蚀、耐高/低温、比强度高、比模量高、使用寿命长、气密性好、阻燃性好、轻量化等特点,在动力电池及储能电池领域需求旺盛。

位于美国田纳西州的大众汽车创新中心(Volkswagen’s Innovation Hub)的研究人员,正在利用该大学和附近的橡树岭国家实验室的资源,寻求一种轻质复合材料结构,以取代如今使用较多的重型钢制电动汽车电池组外壳。

1、金字塔状模块化结构,承受自身3万倍重量

据了解,电动汽车电池的外壳非常坚固,以保护电池在碰撞时不受冲击,所以钢铁常作为电池外壳的热门材料选择。然而,钢铁通常比较重,为了减轻电池本身的重量,电动汽车正在努力解决过重的问题。

为实现轻量化,大众正在开发替代复合材料,并依靠UT的高性能计算集群对所需结构进行人工智能分析。

他们研发一个微小金字塔形状的模块化结构。它可以用液态树脂3D打印出来的,这个结构能承受自身0.15磅重量的3万倍。耐久性测试表明,这种材料可以制造出比钢更能吸收能量的电池框架,同时可以减少60%的重量。

该结构是一个微小金字塔形状的模块化结构,能承受自身0.15磅重量的3万倍。3D打印并不是生产此类部件的可行解决方案。

2、电池外壳种类极为丰富

按照原材料不同,电池外壳可分为电池镀镍钢壳、电池铝塑膜、电池钢壳、电池铝壳、电池塑料壳、复合材料外壳等。镀镍钢壳指采用镀镍工艺制成的电池钢壳,与其他电池外壳相比,镀镍钢壳具有耐腐蚀性好、生产成本低、机械性能佳、稳定性好等优势。未来伴随技术发展成熟,镀镍钢壳有望成为我国电池外壳市场主流产品。

电池外壳属于电池结构件。伴随应用需求增长,我国电池结构件市场空间不断扩展。与锂电池结构件为例,2022年我国锂电池结构件市场规模达到381.6亿元,同比增长35.7%。经过多年发展,我国已成为电池结构件生产及消费大国,产品在满足本土市场需求的同时,远销海外。在此背景下,我国电池外壳行业景气度将进一步提升。

动力电池领域为电池外壳最大需求端。受益于国家政策支持以及技术进步,我国新能源汽车行业发展速度不断加快,据中国汽车工业协会统计数据显示,2023年1-7月,我国新能源汽车销量达到452.6万辆,同比增长41.7%。动力电池为新能源汽车的动力来源,锂电池为需求量最大的动力电池。随着我国动力电池市场需求日益旺盛,电池外壳行业发展空间将不断扩展。

受市场前景吸引,我国布局电池外壳行业的企业数量不断增长。东方电热、斯莱克、凌云股份、金杨股份、常铝股份、鸿凯精密、中研高分子材料等为我国电池外壳市场主要参与者。斯莱克专注于电池外壳的研发、生产及销售,主营产品为方形电池壳及圆柱电池壳。据斯莱克企业年报显示,2023年上半年,公司电池壳业务营收达到2.9亿元,占据总营收的40.5%。

电池外壳为电池重要结构件,伴随我国动力电池行业发展速度加快,其应用需求日益旺盛。镀镍钢壳综合性能优良,未来有望成为电池外壳市场主流产品。在市场竞争方面,我国电池外壳市场参与者众多,市场竞争较为激烈。

文章来源: 汽车材料网,新思界网

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