发展新能源汽车,是有效缓解能源和环境压力,推动汽车产业可持续发展的重要途径。动力电池作为新能源汽车能量供给的核心零部件,其性能直接影响了新能源汽车的性能表现。其中动力电池箱体作为动力电池的载体,在动力电池安全工作和防护方面起到关键作用。

电池箱体作为电动汽车用动力电池的防护零件,对结构设计、 重量等方面的要求都很高,在电池模块的重量和尺寸确定后,设计电池箱体时考虑的因素比较多。
首先电池箱体是电池模块的承载件,电池模块需要通过它连接到车身上。其次,动力电池一般安装在车体下部,考虑到电池模块的工作环境,电池箱体需要具有对模块的防护功能,需要考虑模块的防水防尘以及道路环境对电池箱体的腐蚀,电池箱体还需要考虑承受车辆运行过程中的振动和冲击等。
而碳纤维复合材料在这些方面就具备极大的优势。首先碳纤维复合材料具有较高的比强度(材料的拉伸强度和密度之比)和比模量(材料的弹性模量与密度之比),其比强度是钢材的5倍。碳纤维和环氧树脂复合后的密度为1.4Kg/m3。除此之外碳纤维还具有优良的耐蚀性和阻燃性。
碳纤维复合材料产品的成型方式有很多种,其中适用于碳纤维电池箱体的加工工艺有模压、真空辅助成型工艺(VARI)、RTM等。
在铺层设计方面,电池箱体的碳纤维编织布可采用T300—3K和T300—12K两种织布混合的方式,共10层碳纤维平纹织布加树脂的设计。同时由于电池模块需要通过电池箱体连接在车体上,电池箱体在连接处采用了金属紧固件进行连接,这些紧固件部分采用埋人方式,通过控制埋人的深度使连接处能够承受较高的拉伸强度;部分紧固件和碳纤维本体之间采用结构胶粘结在一起。
根据挪恩复材研究人员的介绍,可以通过仿真分析软件针对碳纤维复合材料动力电池箱体从G-load、模态分析、振动及冲击4个方面对动力电池箱体结构进行仿真分析,从而为动力电池系统的耐久性研究和结构优化提供参考。
以挪恩复材设计的某款碳纤维动力电池箱体为例,该款动力电池箱体的原始重量为14Kg,而采用碳纤维复合材料制作的动力电池箱体的重量为10Kg,整体减重4Kg,相比减重达35%,实现了减重指标,据介绍,挪恩复材目前正在研发新型热塑方案,用热塑预浸料,模压+注塑的混合方式进行加工成型,更能满足高效生产。



