随着柴油发动机和普通的内燃机汽车即将停止生产,电池电动汽车(简称“BEVs”)正日益引起消费者们的兴趣。通常,提高电池容量可延长续航里程,但电动汽车的行驶里程却是变化的,在环境温度低的情况下尤为如此。因此,在欧盟“OPTEMUS”(优化能源管理和使用)项目的驱动下,大量提高效率的技术被开发出来并整合在一起,这些技术尤其减少了菲亚特500e电动汽车行驶里程的变化。

这其中,包括由弗劳恩霍夫协会结构耐久性与系统可靠性研究院(简称“LBF”)与合作伙伴一起开发的一种具有蓄热能力的动力电池,其重点是采用连续纤维增强热塑性塑料制成的一种新型夹层电池外壳,这有助于为预调节而隔离动力电池中储存的热量。

仅2min生产出功能集成和隔热性的连续纤维增强热塑性夹层电池壳-复合材料网
弗劳恩霍夫LBF开发的一种混合原位工艺,能够为成本敏感的高产量应用生产功能集成的复杂CFRTP夹层部件

由弗劳恩霍夫LBF开发的蓄热材料,可在寒冷的天气中用于启动前对温度敏感的电池进行预调节,并利用隔热CFRTP夹层外壳而使其保持在最佳工作温度状态,从而可以避免经常性的主动温度控制,甚至还可以缓解可能出现在快速充电过程中不必要的短期电池加热。“我们开发的材料、结构和工艺技术,确保了电动汽车驾驶员获得更加可靠和一致的运行里程。此外,汽车开发和设计人员也会受益于一项新的工艺技术,以实现轻量化的结构和功能集成。”弗劳恩霍夫LBF负责该研究项目的 Felix Weidmann表示。新的CFRTP电池壳满足了力学要求和热要求。这种夹层结构是在整体的聚合物泡沫芯材上覆盖UD带面板(SABIC的UDMAX),泡沫芯材提供热绝缘性,面板则承受大部分的载荷。

仅2min生产出功能集成和隔热性的连续纤维增强热塑性夹层电池壳-复合材料网

为此,弗劳恩霍夫 LBF的科学家们将UD带固结成一种交叉的复合材料,然后预成型出三维的复合材料面板。在这些三维面板之间,采用一种新的混合原位生产工艺注塑成型聚合物的泡沫芯。由此而获得的夹层结构拥有极大的优势:它提供了显著的减重潜力,实现了极高的特定弯曲性能和抗冲击性。此外,它在发生碰撞时提供了高度的保护,尤其在电池组中起着重要的安全作用。总之,为满足汽车行业的要求,适合高产量应用的材料和结构概念已被开发出来。

OPTEMUS 项目开发的电池壳,就是利用弗劳恩霍夫LBF开发的一种混合生产工艺生产出来的,这项工艺使得第一次仅用2min生产出拥有功能集成和隔热性的CFRTP夹层部件成为可能。