新能源汽車動力電池封裝塑料材料要求和選材
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-05 07:49
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節(jié)能減排是汽車行業(yè)的一個主旋律，而輕量化則是汽車節(jié)能減排的最行之有效的措施之一。由于技術需求，新能源汽車相比較傳統(tǒng)汽車必然會出現(xiàn)增重，所以新能源汽車對于輕量化的要求更加迫切。
一、新能源汽車成快速增長藍海，車用塑料備受關注
根據(jù)中汽協(xié)1月14日發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示：2018年汽車銷量2808.1萬輛，同比下降2.8%。新能源汽車銷量繼續(xù)保持高速增長。2018年，我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成127萬輛和125.6萬輛，比上年同期分別增長59.9%和61.7%。
中汽協(xié)預計2019年新能源汽車銷量160萬輛。中信證券汽車行業(yè)分析師則認為，新能源汽車目前占乘用車的比重僅3%，預計未來有望達到30%以上，將是下一個快速增長藍海。
新能源汽車的迅速發(fā)展，續(xù)航里程也備受關注。在新能源領域，車身及電池的輕量化，能夠有效提升新能源汽車的續(xù)航里程及能量利用率。相關研究表明，新能源汽車每減少100Kg重量，續(xù)航里程可提升10%-11%，同時還可以減少20%的電池成本以及20%的日常損耗成本。
汽車輕量化技術途徑主要有：輕量化材料、輕量化設計、輕量化制造工藝。
圖 汽車輕量化技術途徑
其中，輕量化材料的采用是汽車輕量化的主要措施，塑料可從結構設計、材料替代、工藝創(chuàng)新等多個途徑實現(xiàn)汽車的“瘦身”，成為備受青睞的輕量化材料之一。所以新能源汽車的迅速發(fā)展，也必然帶動新能源汽車非金屬材料的發(fā)展。
非金屬材料在新能源汽車與傳統(tǒng)汽車上的輕量化應用區(qū)別不大，只是新能源汽車對于輕量化的需求更加強烈；而新能源汽車與傳統(tǒng)汽車上輕量化塑料材料的不同，主要是跟電有關的材料，比如連接器，充電接口，動力電池周邊的材料。
而新能源汽車高壓電氣部分，在性能滿足條件下的部分金屬更換為塑膠，可減重30%左右。目前一輛純電動車采用塑膠輕量化可減重100KG左右，實現(xiàn)節(jié)能減排。
圖 新能源汽車高壓電氣部分輕量化趨勢
二、新能源動力電池塑料封裝材料要求
動力電池作為純電車型的核心部件，用來給電動汽車的驅(qū)動提供能量，動力電池的各方面的表現(xiàn)都與整車性能息息相關。
電動汽車很大一部分重量來源于電池，在電池能量密度一定的情況下，電芯的數(shù)量是一定的，所以電池減重一般從兩方面進行：一是結構，二是箱體。
圖 圓柱電芯動力電池模組中塑料材料應用
結合汽車產(chǎn)品的使用場景，經(jīng)得住跌落、耐撞擊、耐振動、擠壓穿刺等機械沖擊是必要的第一步。此外，還需要滿足化學方面的浸泡要求，溫度方面的耐高低溫、防火阻燃、熱管理要求，以及設計方面的輕量化、走線布局等要求。對于動力電池的封裝材料的要求也十分嚴苛。
圖 封裝材料對動力電池的影響
因此，動力電池封裝塑料材料需要滿足以下性能要求：
良好的耐化學腐蝕性、耐油性；
極好的耐高低溫性，優(yōu)秀的力學性能；
高流動，加工性能優(yōu)良，優(yōu)越的表面光澤性，尺寸穩(wěn)定性；
具有良好的防水、防潮、阻燃環(huán)保等性能及導熱功能；
抗介電性能良好，適合于電氣場所應用；
優(yōu)越的耐候性，長期性能良好，可在惡劣氣候下長期使用。
三、新能源動力電池塑料封裝材料選材及應用案例
新能源動力電池結構上：支架、框架、端板，可選擇材料有阻燃PPE、PC/ABS合金及阻燃增強PA。PPE密度1.10，PC/ABS密度1.2，增強阻燃PA1.58g/cm³，從減重角度看主要選擇阻燃PPE。且PC的耐化學性相對差一點，而鋰電池內(nèi)有電解液，那么PC容易出現(xiàn)開裂狀況，所以有一部分企業(yè)是選用PPE的。
圖 藍星改性PPE應用于電池支架
圖 東麗PA材料應用于電池端板
箱體：目前大部分采用高強度的鋼、輕金屬，很少部分在嘗試用SMC取代金屬。而改性PPO材料具有耐化學性好,對鈷酸鋰、錳酸鋰等材料具有良好的耐腐蝕性,改性PPO材料聚苯醚優(yōu)點在于尺寸穩(wěn)定好，極好阻燃性能，耐低溫及抗沖擊性能。是鋰電池防護殼非常理想的材料之一。
圖 PPO應用于動力鋰電池外殼
新能源汽車塑料主要有幾種：輕量化材料，這種材料跟傳統(tǒng)汽車的區(qū)別不大，只是新能源汽車對于輕量化的需求更加強烈；另外一種就是跟電有關的材料，比如連接器，充電接口，動力電池周邊的材料。
