特殊化學品公司朗盛和Kautex Textron GmbH & Co. KG（德事隆公司的子公司）已合作數年，研究電動汽車的電池外殼是否可由技術性熱塑性塑料設計和制造。在一項可行性研究中，他們共同開發了一個近乎系列化的技術樣品。該系統的長度和寬度各約為1400毫米，是一個技術復雜的大尺寸全塑料外殼部件，重量在10公斤左右。
該項目的目標是證明熱塑性塑料在減輕重量和降低成本、功能集成和電絕緣行為方面比金屬更有優勢。
Kautex Textron的產品開發總監Felix Haas解釋說：“作為第一步，我們已經完全免除了金屬加固結構的使用，同時證明了我們可以在商業上生產這些復雜的大型部件。”
朗盛電子動力總成項目經理Christopher Hoefs博士補充說：“展望未來，Kautex Textron和朗盛希望利用合作成果，與汽車制造商一起進入批量生產的開發項目。”
單階段制造工藝, 周期短
該樣品是在C級電動車的電池外殼基礎上開發的。它包括一個帶有碰撞結構的外殼托盤、一個外殼蓋和一個車底（車身底部）保護。外殼部件可通過單階段直接長纖維熱塑性塑料（D-LFT）成型工藝生產。朗盛已經優化了Durethan B24CMH2.0作為D-LFT成型化合物的材料。Kautex Textron用玻璃纖維粗紗對該工藝的PA6進行復合。外殼結構的局部加固采用朗盛的Tepex dynalite品牌的連續纖維增強熱塑性復合材料進行。“與加工鋼或鋁的工藝相比，該工藝能夠縮短周期時間，從而更經濟。”哈斯解釋說。
沒有復雜的金屬成型，減少生產步驟
如今，高壓電池的外殼主要由擠壓鋼或鋁型材制成。根據車輛級別的不同，外殼的長度和寬度可以分別遠遠超過2000或1500毫米。尺寸、部件數量和眾多的制造和裝配步驟使得金屬外殼的成本非常高。例如，由鋼絞線沖壓型材制成的復雜結構需要許多二次加工步驟，如焊接、沖壓和鉚接。此外，金屬部件還必須在額外的工藝步驟中通過陰極浸漬涂層來防止腐蝕。
“另一方面，塑料可以充分發揮其設計自由度。通過整合緊固件和熱管理組件等功能，可以大大減少電池外殼的單個組件的數量。這簡化了裝配和物流工作，從而降低了生產成本。”Hoefs說。塑料還具有抗腐蝕性和電絕緣性。例如，后者能確保減少系統短路的風險。塑料的低密度及其在輕質結構方面的潛力，使外殼明顯變輕，這對電動汽車的續航能力等方面都有好處。
高要求的復雜組合
高壓電池外殼必須滿足各種高難度的技術要求。例如，它們必須堅硬和牢固，但在發生碰撞時能夠吸收大量的能量。這是通過機械沖擊和擠壓試驗來測試的。外殼還必須在車輛起火或電芯熱失控的情況下具有阻燃性。最后，外殼必須集成到車輛結構中。
“我們繼續合作，優化部件的生產和結構設計。目的是以虛擬方式進行大部分開發工作，以節省原型設計的成本，并縮短未來系列組件的上市時間。”Hoefs說。
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