新能源汽車動力電池，原來需要的是這些材料

輕量化、高效率已經成為了近年來新能源汽車高速發展過程中離不開的主題。

如何輕量化呢？答案其實簡單又不簡單：用塑膠。

據資料統計，新能源汽車每減少100Kg重量，續航里程可提升10%-11%，同時還可以減少20%的電池成本以及20%的日常損耗成本。

而新能源汽車高壓電氣部分，在效能滿足條件下的部分金屬更換為塑膠，可減重30%左右。目前一輛純電動車採用塑膠輕量化可減重100KG左右，實現節能減排。

動力電池作為純電車型的核心部件，用來給電動汽車的驅動提供能量，動力電池的各方面的表現都與整車效能息息相關。電池減重一般從兩方面進行：一是結構，二是箱體。

今天我們就來看一下，動力電池上都有哪些能採用塑膠的部位，又應該如何選擇材料呢？

01

模組外殼

首先，電池模組的外殼塑膠目前除了輕量化需求之外，還會要求材料“設計整合化”，以滿足提升電池和整車功率密度的需求。

所以，目前對材料具有以下兩大主要要求：一是具有良好的力學效能，包括良好的抗衝擊性和一定的韌性；二是具有一定的加工效能，可以加工為薄壁部件和複雜形狀。

PPO和PC/ABS

PPO電池殼體

誠然，PPO是目前新能源汽車，尤其是電池板塊的熱門材料之一，這裡我們列出了PPO以及常見的PC/ABS合金塑膠之間的效能對比——

從上述效能可以看出，PPO或PPE的密度較低，從減重角度看主要選擇阻燃PPE，且PC的耐化學性相對差一點，而鋰電池內有電解液，PC則容易出現開裂狀況，所以目前有相當有一部分企業選用PPE。

PPO電池殼體

改性PPS

同樣的，PPO與PPS都是主流的耐高溫材料，雖然加工難度都比較大，但其力學效能和熱穩定性非常出色，所以均在改性後有不同程度的應用。

02

密封蓋

材料對比

密封蓋設計最初多采用PP、鋁合金以及鋼材。不過，雖然鋁合金可以滿足減重的需求，但其無法成型高度在100mm以上的產品，且成本非常之高；

PP材料早期由於成本和重量都非常之低，成為了輕量化的“理想材料”，但它在耐熱、阻燃方面的效能非常欠缺，所以應用的比例越來越少。

目前密封蓋大量採用普通SMC和LFT，少量採用鋁合金，如圖所示：

SMC電池蓋

LFT電池蓋

案例：SMC電池包密封蓋

SMC具有高阻燃的優點，但是傳統SMC密封蓋的密度非常大，重量很重，無法滿足輕量化需求。

在此背景下，BYD自主研發了低密度SMC產品，將SMC的密度從傳統的1.85g/cm³降低了27%，僅有1.35g/cm³。

03

電池托盤

托盤作為電池的結構部件，其同樣也佔據到重量的大部分。目前主要分為三種應用方向：7系鋁合金、高強鋼DP800以及碳纖維複合材料。

材料對比

從上表可以看出，碳纖維的比強度和比模量均大幅度高於鋁合金和結構鋼材，有希望實現電池托盤的明顯減重。

東麗PA電池端板

此外，由於材料特性決定了其成型工藝和裝配方式也有所不同。鋁合金與高強鋼由於是金屬材料，所以均需要折彎、衝壓等機加工序；在連線方式上，需要焊接、鉚接、螺栓等方法；

而碳纖維複合材料只需RTM以及模壓，而且無需焊接和鉚接，通常採用膠接的連線方式，進一步提升減重。

案例：碳纖維復材+鋁合金

某企業採用了碳纖維復材和鋁合金並用的形式，其原有方案是採用了80kg的鋁合金電池托盤，而採用鋁合金復材後，整體重量降低了24kg，僅為56kg，減重比例達到了30%。

再來看效能方面，有不少人認為塑膠在機械效能和熱學效能上始終比不上金屬材料，但事實並非如此。

碳纖維複合材料電池托盤

據透露，新方案順利通過了擠壓、火燒和振動測試。擠壓測試中，橫向和豎向擠壓都達到了100KN的要求；按照國標汽油火燒標準，骨架保持完好；在振動後電池電壓和溫度沒有出現異常，且托盤和基本的連線結構沒有損壞。

雖說新能源汽車的補貼正在逐漸消退，但國家花費近十年的功夫完成了我國新能源汽車的基本佈局，且禁售燃油車也只是時間問題。如何把握住機會進行轉型，是每個企業都需要思考的重要問題。