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相變材料及“三明治”結構 提升電池外殼強度及隔熱性能

鉅大LARGE  |  點擊量:929次  |  2020年08月11日  

據外媒報道,歐盟能源管理及使用優化項目(OptimizedEnergyManagementandUse,OPTEMUS)旨在降低能耗并通過車輛空間優化方式,兼顧車內空間、成本及復雜性要求,旨在解決因電池容量有限而導致的電動汽車續航里程數受限問題。


OPTEMUS旨在研發眾多創新型核心技術(綜合熱管理系統方法,由緊湊型制冷裝置及緊湊型空調暖通裝置、電池外殼、絕緣件構成,該方法可被用作蓄熱、儲能設備、熱能管理控制單元、再生減震器構成)及互補性技術(complementarytechnologies)及智能控制(生態駕駛、環保路線策略、預見性座艙預調策略、最低能耗、電動管理策略)。


OPTEMUS項目涉及了一款帶蓄熱功能的動力鋰電池,弗勞恩霍夫協會(FraunhoferLBF)結構耐用性及系統可靠性研究所曾參與該產品的設計。


該款由FraunhoferLBF研發的相變復合材料系統(phasechangematerialcompositesystem)可被用于預調溫度敏感型電芯,適用于嚴寒氣候,采用絕熱罩后可確保其在最佳的工作溫度下運行,從而延長電池的使用壽命。值得一提的是,該設計省去了主動溫控。


反之,該設計還能規避電池的不必要散熱(unwantedheat)在短時間內呈現上升態勢,例如:電池快充的時候。


為確保相變復合材料的熱解耦(thermallydecouple),防止對環境造成及便于進程控制,FraunhoferLBF科研人員采用了新方法來制作絕熱、高強度電池外罩。


該部件基于泡沫塑料注塑一體式聚合物泡沫(SABICPP15T1020)打造,采用混合生產工藝后,可與高強度熱塑料纖維塑料復合材料(TP-FKV)相融合,該泡沫提升了材料的絕熱性能。


為調查并評估不同類型的聚合物泡沫及泡沫孔結構(foammorphologies),從而提升隔熱能力,研究人員設計一種基于計算機斷層掃描3D圖像技術的空洞分析法。


由于聚合物泡沫的強度和硬度低,研究人員在材料上涂覆了TP-FKV,確保其能安全地承載電池的工作載荷。為此,LBF科研人員制作了一款厚度為0.25毫米的薄單向性膠帶(unidirectionaltapes)(UDMAXfromSABIC),在注入一體化泡沫前,利用混合制造工藝,對其三維進行調整,然后將其用作核心層,介于兩個層壓層(laminatecoverlayers)之間。


該三明治結構具有以下優點:輕量化潛力大、彎曲性能高、耐沖擊性強。此外,該材料還對表面起到了防護用途,防止外部物質的侵入,在電池組應用中發揮了重要用途。


上述兩款材料及結構理念均可被用于大規模生產中。


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