电动汽车电池包外壳的演变：平衡优化、安全和成本效益-行业新闻-Smart Energy Expo 2024

展会新闻展商新闻行业新闻媒体合作

行业新闻

电动汽车电池包外壳的演变：平衡优化、安全和成本效益

Date: 2024/1/24 9:31:51

随着动力电池技术线路的不断发展，电池壳成形技术在材料、形状、制造工艺等方面出现了不同的发展路径。为了探讨电池壳成形技术的突破，促进规格和接口尺寸的统一，融入数字化平台，便于集约化生产，打造我国在电池壳成形技术方面的领先地位，恒进展览在3月宁德举办的第五届宁德国际新能源电池与智造技术产业大会期间举行“电池壳体成型与智造技术论坛”。

论坛将以电池壳体设计生产加工制造、装配技术为主题，重点关注设计、铸造、焊接、拧紧装配、测试、整线规划等热点核心工艺和装备技术及发展趋势，探讨新工艺带来的行业变革趋势。

同期大会包括1场全体大会、8大主题专场，预计将吸引来自380+汽车主机厂及电池生产厂家的研发、生产工程技术人员，200+一二级原始设备供应商2500+核心决策人注册参会。

电动汽车(EV)中最重要的部件之一可以说是在发生碰撞或火灾时保持电池干燥、牢固和安全的部件。有许多术语用于描述该部件housing、casing、tray、box和enclosure；电池包外壳目前主要使用的材料包括钢、铝和塑料复合材料。

毫不奇怪，完整的电动汽车电池组相当重，通常占车辆总重的40%左右；当考虑电池组的构成（电池和模块、热管理、电池管理系统BMS、隔板、等），很容易发现为什么它们也非常昂贵，总计高达车辆价值的50%。

这就是为什么电池在使用时以及在电动汽车中使用后需要小心处理的原因；当电动汽车中的动力电池达到其使用寿命时，无论是通过回收还是二次利用，它仍然可以为世界提供很多东西，因此动力电池需要易于被拆卸回收。

可拆卸

但2010年之后上市的第一批电动汽车所使用的电池外壳被设计为紧密密封的。这使得对不可穿透、防撞、防火、防水和防篡改的需求达到了极致，导致电池和回收过程几乎无法修复，通常需要穿着防护服的人们撬开保护这些外壳。

当前电池外壳设计策略的关键是可拆卸、火灾和热失控保护、碰撞性能和可回收性。但电动汽车电池市场正在快速发展，电池化学成分、电池封装形式（软包、圆柱形、方形）和电池技术频繁变化，固态电池技术的到来越来越近。所有这些都对电动汽车电池外壳产生影响。

正如我们将看到的，电池外壳在车辆结构中的作用正在不断发展，增加了结构要求，这反过来又提出了有关材料可用性、连接技术和适用性要求的问题。

目前约80%的电动汽车采用铝制电池外壳，其余部分以钢制为主，但新的热塑性解决方案为金属解决方案提供了一种轻质且创新的替代方案。

电池包外壳选材

在电池外壳领域，钢与铝之间由来已久的争论仍在继续，每个供应商都声称比另一个更适合。钢铁制造商宣传其在高强度、可成形性和可修复性以及成本效益方面的优势，并且在生产过程中碳强度（carbon intensity）低于其他材料。

塑料解决方案可以减轻重量、降低成本、提高安全性，并在可回收性方面减少对环境的影响，并且比钢或铝的二氧化碳排放量更低。

SABIC为本田CR-V插电式混合动力车提供热塑性电池外壳，并因此获得了爱迪生奖。与带有隔热层的钢制解决方案相比，6公斤注塑聚丙烯玻璃纤维树脂解决方案是一个尺寸为1.6米x 1 m、2mm厚的大型部件，为本田减轻了10%的重量，并节省了10%的成本。

电池包外壳

显然，电池外壳不仅仅是一个简单的盒子，它是一个大型的结构安全部件，其作用和性能要求为创造力和创新工程创造了机会。

对于材料供应商来说，这体现在其多部件集成(MPI)计划中，该计划将一个LWB（激光焊接板）冲压的多个部件依次组合成一个热冲压部件。减少所需的连接操作。

电池将集成到白车身(BIW)中，汽车制造商和一级底盘供应商开始将其底盘或BIW部门与电池部门集中在同一工程中心，以设计未来车辆。这对钢铁行业来说是一个威胁，也是一个机遇。

热失控保护

电动汽车电池的一个主要关注领域是热管理和热失控保护，而这正是热塑性塑料的亮点。

安全组织UL Solutions 开发了一种新的严格热失控测试，称为UL 2596（“电池外壳材料的热性能和机械性能测试方法”），该测试对要验证的材料进行涉及25个圆柱形电池的热失控（18650）在一个钢制电池包里。

SABIC热塑性材料的特性是，在此次测试中，当材料样品经受1000摄氏度的火焰超过5分钟时，电池组侧面温度低于200摄氏度，而不需要铝和钢外壳所要求的隔热层（thermal blanket）。

这是因为SABIC开发的热塑性材料在遇火时开始烧焦，并且随着时间的推移会膨胀。这意味着它不会传递热量，这是热塑性材料的独特特性。一段时间后，它就像乌龟壳一样，成为防火和传热的保护层。标准塑料无法通过这项测试，但毫米厚的塑料（plastic in millimetre-thickness）却每次都通过了测试。此外，热塑性外壳的成型可以激发创造力并增加材料的多功能性。

电动汽车换电

电动汽车电池技术的一项特殊发展是在电池更换中，外壳将发挥关键作用，其中电池的安全有效的拆卸和存储将在很大程度上取决于电池外壳的性能。在2013Better Place退出之前，电池更换似乎在任何电动汽车生态系统中都占有一席之地。但这一数字正在上升，尤其要归功于中国汽车制造商蔚来汽车和吉利汽车。

德国研究机构弗劳恩霍夫机床和成型技术研究所(IWU)车身构造、装配和拆卸部门负责人Uwe Frieß认为，如果即插即用电池更换得以实现，影响将是巨大的。根据共享物品处理方式的实际经验，需要额外的冲击保护外壳和必要的状态监测系统来检测不当处理。这两个系统都需要额外的组件和成本。

电池外壳在白车身中的角色

影响外壳的电池技术的另一个关键发展是电动汽车电池在白车身中的作用的演变。电池外壳最初是白车身支持的部件，现在正在成为白车身的结构部件，汽车制造商甚至正在探索电池到车身和结构电池，外壳的设计可能是一个关键因素。

对于集成到白车身中的电池组，钢铁行业目前在电池顶盖、下护罩和框架的成本和性能方面具有竞争力。与其他一些选择相比，铝是一种非常有效的电池到电池组解决方案，铝具有导热性和重量减轻的特点。

热塑性塑料提供的设计自由度，在电池到底盘的设计中，可以在功能集成和减少组件数量的复杂几何形状的生产方面提供良好的价值。

可持续

然而，将电池包开发为结构部件会对其他方面产生重大影响，特别是对于可持续生产、组件生命周期和循环性。

大多数汽车制造商都重视可修复性，因此电池外壳通常可以接触、拆卸和更换。但他也承认目前缺乏可修复性。大多数经销商不会修理电池，而是将其送回OEMs或其他指定的第三方进行处理。就电动汽车电池而言，在追求可持续交通的过程中，可修复性至少与可回收性一样重要，而且比可回收性要高效得多。

电动汽车电池技术的快速发展对消费者来说是个好消息。它还为汽车制造商和供应商带来了令人兴奋的机遇和挑战。

文章来源：汽车材料网

EV Battery Housing Design & Manufacturing Expo 2024 上海电池壳体设计与制造装备展是AMTS 2024主题展之一，将于2024年7月3-5日在上海新国际博览中心举办。

展会依托于上海国际汽车制造技术与装备及材料展览会（AMTS）在汽车研发、设计、制造前端市场20年的人气和产业资源积累，紧跟市场行业发展及市场需求，汇聚全球顶尖的电池壳体设计生产企业，电池壳体制造装备生产商、一二级供应商，通过一站式展览展示最新的电池壳体材料、制造工艺与装备、电池壳体创新设计方案与产品。为电池壳体产业与电池生厂及电池PACK集成厂家研发与制造工程技术人员提供一站式商贸及交流平台。

展示范围包含：电池壳体产品（电芯壳体、电池上壳体、电池托盘）；电池壳体材料（复核材料、高强度钢、铝合金材料）；开发设计技术与装备（CAE仿真技术、3D打印设备）；壳体成型工艺与装备（压铸设备、挤压成型设备、机加设备、检测设备、清洗设备）；连接工艺与装备（焊接设备、FDS设备、涂胶设备）；动化产线系统集成解决方案。

参会咨询：

电话：86-21-64681300

邮箱：info@for-expo.com

行业新闻

电动汽车电池包外壳的演变：平衡优化、安全和成本效益

主办方

展商中心

观众中心

会议中心

媒体中心

下载中心