L'evoluzione degli involucri dei pacchi batteria dei veicoli elettrici

 

Con la rapida crescita del mercato globale dei veicoli a nuova energia, la tecnologia delle batterie, come componente principale, ha ricevuto ampia attenzione. In particolare, la selezione dei materiali e il processo di produzione dei gusci delle batterie sono di grande importanza nel migliorare la sicurezza, l'efficienza e la convenienza dei veicoli elettrici. Questo articolo descriverà in dettaglio diversi aspetti avanzatiguscio in alluminio della batteriasoluzioni, con l'obiettivo di fornire ai clienti un supporto tecnico completo e suggerimenti applicativi.

 

 

Probabilmente uno dei componenti più importanti di un veicolo elettrico (EV) è quello che mantiene la batteria asciutta, sicura e protetta in caso di incidente o incendio. Esistono molti termini usati per descrivere questo componente: alloggiamento, rivestimento, vassoio, scatola e involucro; i materiali attualmente usati per gli alloggiamenti dei pacchi batteria includono acciaio, alluminio e compositi di plastica.

 

Non sorprende che sia completoPacchi batteria EVsono piuttosto pesanti, rappresentando in genere circa il 40% del peso totale del veicolo; se si considerano i componenti di un pacco batteria (celle e moduli, gestione termica, sistema di gestione della batteria BMS, separatori, ecc.), è facile capire perché siano anche molto costosi, arrivando fino al 50% del valore del veicolo.

 

Ecco perché le batterie devono essere maneggiate con cura sia durante l'uso che dopo l'uso in un veicolo elettrico: quando una batteria di un veicolo elettrico raggiunge la fine della sua vita utile, ha ancora molto da offrire al mondo, sia tramite il riciclaggio che tramite un utilizzo secondario, quindi la batteria deve essere facilmente smontata per il riciclaggio.

 

 

 

Rimovibile

 

Le strategie chiave per la progettazione degli involucri delle batterie attuali sono la rimovibilità, la protezione da incendi e fughe termiche, le prestazioni in caso di incidente e la riciclabilità. Tuttavia, il mercato delle batterie per veicoli elettrici si sta evolvendo rapidamente, con frequenti cambiamenti nella chimica delle batterie, nei formati di imballaggio delle batterie (soft pack, cilindrici, prismatici) e nella tecnologia delle batterie, e l'arrivo della tecnologia delle batterie allo stato solido si sta avvicinando. Tutto ciò ha un impatto sugli involucri delle batterie per veicoli elettrici.

 

Come vedremo, il ruolo dell'involucro della batteria nell'architettura dei veicoli si sta evolvendo, aumentando i requisiti strutturali, il che a sua volta solleva interrogativi sulla disponibilità dei materiali, sulle tecniche di giunzione e sui requisiti di idoneità.

 

Circa l'80% dei veicoli elettrici utilizza attualmente involucri per batterie in alluminio, mentre il resto è prevalentemente in acciaio, ma le nuove soluzioni termoplastiche offrono un'alternativa leggera e innovativa alle soluzioni in metallo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Selezione del materiale dell'involucro del pacco batteria

 

L'annoso dibattito tra acciaio e alluminio continua nel settore degli involucri per batterie, con ogni fornitore che afferma di essere più adatto dell'altro. I produttori di acciaio ne decantano i vantaggi in termini di elevata resistenza, formabilità e riparabilità, nonché di economicità, e che richiedono una minore intensità di carbonio rispetto ad altri materiali durante la produzione.

 

Le soluzioni in plastica possono ridurre il peso, abbassare i costi, migliorare la sicurezza e avere un impatto ambientale inferiore in termini di riciclabilità e minori emissioni di CO2 rispetto all'acciaio o all'alluminio.

 

SABIC ha ricevuto un Edison Award per il suo alloggiamento per batteria termoplastico per l'ibrido plug-in Honda CR-V. La soluzione in resina di fibra di vetro e polipropilene stampata a iniezione da 6 kg, una parte di grandi dimensioni che misura 1,6 mx 1 m e 2 mm di spessore, ha fatto risparmiare a Honda il 10% in peso e il 10% in costi rispetto a una soluzione in acciaio con isolamento.

 

Alloggiamento del pacco batteria

 

L'alloggiamento della batteria è più di una semplice scatola: è un grande componente strutturale di sicurezza, il cui ruolo e i cui requisiti prestazionali creano opportunità di creatività e di ingegneria innovativa.

 

Per il fornitore di materiali, ciò si riflette nel suo programma Multi-Part Integration (MPI), che combina più parti stampate da un LWB (laser welded blank) in un'unica parte stampata a caldo in sequenza, riducendo le operazioni di giunzione richieste.

Le batterie saranno integrate nel body-in-white (BIW) e le case automobilistiche e i fornitori di telai Tier 1 stanno iniziando a riunire i loro reparti telai o BIW con i loro reparti batterie negli stessi centri di ingegneria per progettare i veicoli futuri. Questa è una minaccia e un'opportunità per l'industria siderurgica.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Protezione contro la fuga termica

 

Uno degli aspetti più importanti delle batterie dei veicoli elettrici è la gestione del calore e la protezione dalle fughe termiche, ed è qui che i materiali termoplastici eccellono.

L'organizzazione per la sicurezza UL Solutions ha sviluppato un nuovo rigoroso test di runaway termico denominato UL 2596 ("Metodo di prova per le proprietà termiche e meccaniche dei materiali per involucri di batterie") che sottopone il materiale a runaway termico che coinvolge 25 celle cilindriche (18650) in un pacco batteria in acciaio.

 

La proprietà del materiale termoplastico di SABIC è che in questo test, quando un campione del materiale è stato sottoposto a una fiamma di 1000- gradi Celsius per più di cinque minuti, la temperatura sul lato del pacco batteria era inferiore a 200 gradi Celsius, senza la necessità della coperta termica richiesta per gli involucri in alluminio e acciaio.

 

Questo perché il materiale termoplastico sviluppato da SABIC inizia a carbonizzare quando incontra il fuoco e si espande nel tempo. Ciò significa che non trasferisce calore, che è una proprietà unica dei materiali termoplastici. Dopo un po', si comporta come un guscio di tartaruga, diventando uno strato protettivo contro il fuoco e il trasferimento di calore. Le plastiche standard non superano questo test, ma la plastica con spessore millimetrico lo supera ogni volta. Inoltre, lo stampaggio del guscio termoplastico consente creatività e aumenta la versatilità del materiale.

 

Sostenibile

 

Tuttavia, lo sviluppo del pacco batteria come componente strutturale ha implicazioni significative per altri aspetti, in particolare per la produzione sostenibile, il ciclo di vita dei componenti e la circolarità.

 

La maggior parte delle case automobilistiche attribuisce importanza alla riparabilità, quindi l'alloggiamento della batteria è solitamente accessibile, rimovibile e sostituibile. Ma ha anche riconosciuto che la riparabilità è attualmente carente. La maggior parte dei concessionari non riparerà la batteria, ma la rispedirà agli OEM o ad altre terze parti designate per l'elaborazione. Quando si tratta di batterie per veicoli elettrici, la riparabilità è almeno tanto importante quanto la riciclabilità nel perseguimento di un trasporto sostenibile, ed è molto più efficiente della riciclabilità.

 

Il rapido sviluppo della tecnologia delle batterie per veicoli elettrici è una buona notizia per i consumatori. Porta anche emozionanti opportunità e sfide per i produttori di automobili e i fornitori.

 

 

Complessivamente,gusci di alluminio della batteria, come componente importante dei nuovi sistemi di batterie per veicoli ad energia, presentano notevoli vantaggi in termini di leggerezza, sicurezza ed efficienza produttiva. In futuro, con il continuo progresso della tecnologia e la continua crescita della domanda di mercato, le soluzioni per custodie in alluminio per batterie svolgeranno un ruolo ancora più importante nel nuovo settore energetico. Le aziende dovrebbero prestare attenzione alle tendenze del settore, cogliere le opportunità di mercato e migliorare costantemente la propria competitività per far fronte alla concorrenza sempre più agguerrita del mercato.