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德國弗勞恩霍夫結(jié)構(gòu)耐久性和系統(tǒng)可靠性研究所的科學(xué)家們開發(fā)了一種僅使用纖維塑料復(fù)合材料的輕量化電池包外殼。

在生產(chǎn)電池外殼的過程中，將預(yù)制件插入專門為此開發(fā)的注塑模具中，然后注入泡沫芯。纖維復(fù)合材料外殼的加工在兩分鐘內(nèi)就可以完成。

由位于德國達(dá)姆斯塔特的弗勞恩霍夫結(jié)構(gòu)耐久性和系統(tǒng)可靠性研究所開發(fā)的輕量化電池包外殼使用了纖維塑料復(fù)合材料。據(jù)LBF研究所的專家介紹，與鋁制的電池包外殼相比，纖維塑料復(fù)合材料的電池包外殼重量減少了40%。這種設(shè)計(jì)不僅減少了電動(dòng)汽車的移動(dòng)質(zhì)量，而且由于增加了集成功能，還增加了電動(dòng)汽車的續(xù)航能力和動(dòng)態(tài)性能。由于電池包外殼是采用專門開發(fā)的高效工藝制造的，并且有特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以可以用很低的成本實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。

據(jù)LBF研究所的專家介紹，根據(jù)車輛設(shè)計(jì)的不同，電池包的機(jī)械結(jié)構(gòu)可占其總質(zhì)量的30%以上。"為了在不改變電池技術(shù)的情況下提高重力能量密度，就要降低電池包機(jī)械結(jié)構(gòu)重量。"研究人員強(qiáng)調(diào)。他認(rèn)為，在輕量化領(lǐng)域，有針對性地使用纖維塑料復(fù)合材料具有明顯的潛力："然而，解決方案必須具有成本競爭力，并考慮到防火這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。"

快速得益于原位纖維復(fù)合材料夾層工藝

LBF研究所制造了一種由連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制成的三明治結(jié)構(gòu)的輕量化電池包外殼。為此，研究團(tuán)隊(duì)采用了一種新型工藝，將高效的泡沫注射成型與熱塑性玻璃鋼相結(jié)合，即所謂的原位玻璃鋼夾層工藝。據(jù)專家介紹，這種工藝應(yīng)該可以在兩分鐘左右的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出輕量化電池包外殼成品，而無需進(jìn)行后處理。與傳統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)材料和制造工藝不同，制造的電池包外殼的隔熱能力等功能可以集成在同一工藝步驟中。

由纖維復(fù)合材料與所謂的格子板層壓制成的輕量化電池包外殼比鋁材料的輕40%

該結(jié)構(gòu)由纖維復(fù)合材料制成的外殼和電池座組成。殼體由SABIC公司的UD膠帶組成，先編織后加固。然后將這一工藝步驟產(chǎn)生的方格板層壓板預(yù)成型，并將其兩面插入專門開發(fā)的混合泡沫注射模具中。在層壓板之間有針對性地注入整體泡沫，形成了具有纖維復(fù)合材料覆蓋層和泡沫芯材的外殼。這種載荷應(yīng)力適應(yīng)性夾層結(jié)構(gòu)旨在產(chǎn)生最高比重量機(jī)械性能，同時(shí)還可以減少所用纖維復(fù)合材料層壓板的材料投入。

除了開發(fā)基于纖維復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行電池包外殼的高效生產(chǎn)的工藝外，LBF研究所的研究人員還開發(fā)了基于模擬的方法。得益于此，在生產(chǎn)開始之前可以預(yù)測生產(chǎn)質(zhì)量，從而大大簡化了初步設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。