SMC復合材料在新能源汽車電池包中的應用

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SMC復合材料在新能源汽車電池包中的應用

    SMC是60年代在西德發展起來的一種新型玻璃鋼模壓材料，由于它具有輕質、高強、耐腐蝕及成本低的特點，已成為歐美汽車制造業中重要的汽車用材料，在歐美汽車工業中獲得廣泛應用已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應用汽車領域，在國內市場最近幾年也得到了飛速發展。

自2009年開始，中國政府已經陸續發布一系列鼓勵電動車產業發展的政策并推行電動車的示范性運營活動。國內外汽車廠商紛紛通過開展新能源汽車研發、價值鏈整合、產品投放等方式宣告進入電動汽車產業領域。輕量化是目前汽車發展的重要方向，是汽車節能的重要手段。對于目前開發的新能源汽車特別是電動汽車來說，輕量化具有特別重要的意義。設計新穎的結構及采用輕質、高強的材料，是實現汽車輕量化的主要途徑。但作為電動車關鍵部件的電池包，其輕量化也是提高車輛運行里程的重要途徑.

新能源汽車輕量化要求
隨著汽車工業的不斷發展，汽車工業面臨著能源、公害及安全三大問題，其中能源總是最為突出，節能已成為汽車工業發展的核心問題。節能首先是提高汽車能源的經濟性，而降低汽車自重是重要措施之一。  

據資料介紹，汽車自重減輕100Kg，行駛100km，可節油0.3kg；自重減輕10%，燃料經濟效益提高10%。要降低汽車自重，除了在汽車結構設計上下功夫，一項重要的手段就是在汽車上大量采用復全材料，增強塑料SMC（片狀模塑料）便是其中的一種。。  實例：一輛整備質量 1 550 kg 的新能源電動車，車載動力電池 450 kg，一次充電續駛里程為 186 km。措施：利用碳纖維復合材料使其輕量化后，整車減重至1 011 kg，減重幅度達 34.8%，同樣充一次電，續駛里程增至275.5 km，增加了 89.5 km，提高了 48.1%；如果維持一次充電續駛里程 186 km 不變，則動力電池僅需 250 kg 就能達到目標，電池質量可減少 200 kg，減少了 44.4%，相應的電池成本也將下降 44%。

由于SMC導熱性較低，因此不必使用在金屬箱體中需要用到的泡沫保溫板。集成在電池箱體中的連接器能起到熱障層的作用，避免受到充電時電池過熱和冬季氣溫過低的影響。如電動汽車動力蓄電池保護外殼可承載重達340公斤的電池，自重35公斤，比金屬箱體的重量約輕35％。熱固性電池箱體能夠承受十倍重力加速度的撞擊。

復合材料替代金屬成為電池包生產材料的市場基礎
熱固性塑料SMC復合材料是Sheet molding compound的縮寫，即片狀模塑料。 作為目前世界上最先進和最為推廣的外殼制造材料，有著與其它非金屬材料和金屬材料無法比擬的優勢。 熱固性塑料SMC復合材料與金屬比較有以下優點
1、電性能好  SMC不僅具有極佳的電絕緣性，而且在高頻下亦能保持良好的介電性能，不受電磁作用，不反射電磁波。這些性能遠非金屬材料所能相比。
2、耐化學腐蝕  SMC復合材料具有很好的耐酸、稀堿、鹽、有機溶劑、海水等腐蝕的特性，而金屬材料不耐酸、不耐海水腐蝕。
3、輕質高強   比強度和比模量是衡量材料承載能力的指標之一，纖維增強聚酯SMC復合材料的比模量與鋼材相當，但其比強度可達到鋼才的4倍。
4、抗疲勞性能好  SMC復合材料的拉伸強度略好于鋼材，鋼材及大多數金屬材料的抗疲勞極限是其拉伸強度的40%-50%，復合材料的抗疲勞極限普遍高于這一數值，最高的可達到70%-80%。
5、缺口敏感性 當構件超載并有少量纖維斷裂時，載荷迅速分配在未破壞的纖維上重新達到力學平衡。這是金屬構件不能相比的。
6、熱導率低、膨脹系數小 在有溫差時所產生的熱應力比金屬小的多。
7、優異的耐紫外線抗老化性能 在非金屬材料中，纖維增強聚酯SMC復合材料有著優秀的抗老化性能。經過抗老化性能測試表明，使用地點不同，所處氣候帶不同，其表面最大老化厚度為20年小于50μm。大多數箱體的最小厚度為5mm，小于箱體厚度的1%，因此對箱體的機械性能沒有明顯的影響。令外我公司采取了一種特殊的耐紫外線表面處理工藝，更加強化了其耐老化性能。
8、使用壽命長  歐洲的使用歷史可以證明其使用壽命至少在20年以上；經過模擬老化試驗表明其使用壽命在20年以上，遠遠超過了金屬等傳統材料。
9、阻燃、無煙、無毒 此材料是一種阻燃材料，

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