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电动汽车用胶行业研究轻量化热管理双驱动进口替代趋势形成

   日期:2022-11-25 18:11:55     浏览:6    

想必现在很多小伙伴对于电动汽车用胶行业研究轻量化热管理双驱动进口替代趋势形成都是颇为感兴趣的,如今小雨也是在网络上整理了一些关于电动汽车用胶行业研究轻量化热管理双驱动进口替代趋势形成方面的知识分享给大家,希望可以帮助到你。

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1、轻量化材料的应用,构建了丰富的用胶场景

在节能减排压力和提升续航能力需求的推动下,电动汽车轻量化正在加速。汽车轻量化是在保证汽车的强度、安全性 和可靠性不降低的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量。汽车自身质量降低,能显著增益节能减排效果:新能源汽 车减重 10%,对应续航里程可增加 5%~10%,并节约 15%~20%的电池成本以及 20%的日常损耗成本。汽车工程协 会在《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》指出,纯电动乘用车的轻量化系数,应当于 2025 年、2030 年和 2035 年 分别完成降低 15%、25%和 35%的目标。同时,纯电动汽车整车重量每降低 10kg,续航里程可增加 2.5km。世界汽 车用钢联盟(WAS)曾对此进行深入研究,密歇根大学的唐纳德·马伦教授发现,基于 A2MAC1 新能源车数据库,汽 车整备质量降低不到 200kg,即可使续航里程从 260km 增加到 310km(OA 路线)。轻量化正逐渐成为降低能耗和 增加续航里程的重要途径。

电动汽车轻量化通过材料应用、结构设计和制造工艺的轻量化来实现。

1)材料应用轻量化:钢铁在车身用材所占比例约为 70%,提高钢材强度并降低厚度可有效降低车重,并提升汽车大 变形冲击强度及被动安全性能。钢的强度范围宽,因此适用于所有覆盖件和结构件;铝、镁、塑料、碳纤维密度 低,是轻量化的理想材料,其中,铝合金可以增加复杂截面部件的刚度,碰撞过程中可降低材料的消耗;镁能在 铝减重基础上再减轻 15%~20%,作为目前质量最轻的金属结构材料,镁合金比强度高,比刚度大,耐冲击,可 重复利用且加工、铸造性能好;塑料广泛应用于汽车保险杠、发动机冷却风扇、内饰等,在减轻车身质量和碰撞 吸能方面发挥重要作用;碳纤维增强塑料性能普遍优于玻璃钢,应用于发动机罩时,可使发动机减重 6 kg 以上, 可采用混杂纤维的方式降低碳纤维制品的成本。这些轻量化材料在车身结构中常常混合使用。

2)结构设计轻量化:包括尺寸和形状的优化,以及拓扑优化。尺寸优化指在保证结构件的整体性能的前提下,对截 面面积以及厚度等进行优化;形状优化指示对结构件以及孔洞的形状进行优化,使材料达到更好的使用效果,减 少受力不均现象;拓扑优化先根据结构件与其旁边构件的方位关系来划分设计区域,在不对其他零件产生干涉的 前提下,根据力学性能参数建立符合约束条件的目标函数,最后得到材料的最优分布状况和传力最佳途径,是轻 量化最有潜力的方法之一。

3)制造工艺轻量化:包括激光焊接、液压及热成型。激光拼焊采用高密度热量的激光做热源,将厚度、材质、冲压 性能以及表面处理方式不同的结构件进行焊接;液压成型通过高压液体传递压力,让工件产生塑性变形,成形质量高、精度高、可靠性好、生产周期短,相比一般的焊接,应用面更广。

轻量化材料在电池包和车身中的应用构建了丰富的用胶场景。轻量化材料需要更合适的连接方式来匹配其应用。以大 众 MEB 平台电池包和奥迪 A8 车身为例,MEB 电池的上盖与箱体、以及箱体底板与外框的安装处,都使用了 FDS(热 熔自攻螺接工艺)技术,同时结合单组份胶进行密封;3M 公司的胶接技术也已应用到电池包底板的拼接使用中,其 结构胶的最大抗剪力可以达到 40MPa。新一代奥迪 A8 的车身连接方式达 14 种,包括 MIG 焊(熔化极惰性气体保护 焊)等 8 种热连接技术和胶粘、卷边连接等 6 种冷连接技术。当下主流的汽车连接方式主要有焊接、铆接和机械连接 等,随着高强钢、金属合金等轻量化材料的使用,传统焊接和机械连接的适用性受到限制,接头中应力分布均匀、强 度高、成本低、质量轻的胶粘剂则脱颖而出。胶粘剂可调节复合材料的热膨胀特性差别,兼具防腐、密封等功能。得 益于其不易变形、结合应力分布均匀的优点,胶接技术逐渐成为解决连接难题的重要技术之一。

2、热管理需求的提升,打开导热胶的增量市场

锂电池热失控的原因主要有短路、过充放电和机械碰撞。热失控的诱因通常来自电池本身的材料和生产工艺出现问题、 以及使用不当和环境变化引起的电池状态改变。前者主要指电池材料中掺杂的金属杂质和电池生产过程中产生的极片 毛刺、正负极错位、电解液分布不均、隔膜表面导电粉尘等,后者则包括电池内外部短路、过充放电、高温环境、高 倍率充放电、老化、挤压变形等,前者常常为后者埋下隐患,而后者则通过引起活性材料变化、SEI 膜分解、锂枝晶生长、隔膜损坏等,导致电压降低、温度异常、容量和功率衰减等潜在热失控现象,并进一步导致热失控的发生。

1)短路:包括内部短路和外部短路。外部短路主要指正负极直接接触造成的短路,内部短路则是电池受到穿刺、碰 撞、挤压时造成的短路。内部短路有 4 种情况:负极材料-铝集流体、铜集流体-铝集流体、负极材料-正极材料、 铜集流体-正极材料,前两种阻值较低,容易引发热失控,后两种通常情况下不会引发热失控。内部短路可能是热 失控的诱因,也可能是其他诱因引发内部短路,从而加速热失控过程。 2)过充放电:释放热量引起短路。电池过充或过放电到一定电压值时,温升速率加快,锂离子开始在负极沉积,不 再参与下一个充电周期,而与电解质反映放热,正极过脱锂(负极过锂化)导致容量衰减、脱嵌反应困难、内阻 增加(SEI 膜变厚),随后电压下降,容量加速衰减,SEI 膜分解,内部短路发生。电池结构损坏、热稳定性变差、 温升加快


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