2017年9月28日，我國工信部正式發(fā)布《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》，并于2018年4月1日正式實(shí)施。雙積分政策的出臺(tái)讓新能源汽車市場進(jìn)入爆發(fā)期。2017年我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別高達(dá)79.4萬輛和77.7萬輛，連續(xù)三年成為新能源汽車產(chǎn)銷第一大國。在汽車輕量化的大背景下，新能源汽車的發(fā)展也面臨著輕量化的難題。特別是新能源汽車的“三電”系統(tǒng)占去了整車整備質(zhì)量的1/4左右，電池包成為新能源汽車輕量化發(fā)展的重點(diǎn)問題。

殼體設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格

電池包是新能源汽車的核心能量源，為整車提供驅(qū)動(dòng)電能，主要通過殼體包絡(luò)構(gòu)成電池包主體。電池包殼體作為電池模塊的承載體，對(duì)電池模塊的安全工作和防護(hù)起著關(guān)鍵作用。電池包殼體的設(shè)計(jì)既要滿足強(qiáng)度剛度要求又要達(dá)到電器設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)IP67設(shè)計(jì)要求并且提供碰撞保護(hù)。在模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，箱內(nèi)電池模塊在底板生根，要求線束走向合理、美觀且固定可靠。

如何通過多材料解決方案降低電池pack重量，提高能量密度？

電池包下殼體的選材

鋼制下殼體：一般采用傳統(tǒng)鋼板焊接而成。但傳統(tǒng)鋼制殼體不僅在重量方面表現(xiàn)弱勢，其主要還存在防腐的難題，特別是高溫條件下的腐蝕性問題。

鋁合金下殼體：多采用鑄造鋁合金焊接。鋁合金殼體在重量方面較鋼制材料優(yōu)勢明顯，且具有優(yōu)異的高溫耐腐蝕性、良好的導(dǎo)熱性以及較好的加工成型性。

如何通過多材料解決方案降低電池pack重量，提高能量密度？

鋁合金電池包應(yīng)用案例

碳纖維復(fù)合材料下殼體：碳纖維一直以來都是車用輕質(zhì)材料的寵兒，但限于成本壓力，應(yīng)用有限，但行業(yè)對(duì)碳纖維材料的應(yīng)用熱情未減。如，上汽集團(tuán)就依據(jù)其E50純電動(dòng)車平臺(tái)開展了碳纖維電池殼體的研發(fā)。

電池包上殼體的選材

SMC上殼體：SMC材料具有優(yōu)異的輕量化效果，且價(jià)格低、耐腐蝕性好、絕緣性好，是目前較受歡迎的電池包殼體的輕量化替代材料。北汽C30、C33；廣汽A3X、A51等車型均有使用。

電池包殼體用材主流方案：擠壓鋁合金下殼體+PP/玻纖復(fù)合材料上殼體

新能源汽車輕量化發(fā)展的迫切需求催生了電池包殼體的多材料應(yīng)用方案，行業(yè)各主機(jī)廠及電池包生產(chǎn)企業(yè)均在研究開發(fā)電池包殼體的新型輕量化解決方案。北京中材汽車復(fù)合材料有限公司嘗試采用碳纖和玻纖混雜的復(fù)合材料，通過RTM工藝成形，有效實(shí)現(xiàn)減重35%；凌云工業(yè)先后研究了LFT-D/GMT等復(fù)和材料殼體以及鋁合金下殼體的應(yīng)用，在達(dá)到減重的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)成本的降低。此外，近年來泡沫鋁在電池包中的研發(fā)與應(yīng)用也逐步開展，國外還出現(xiàn)了由鋁合金頂層、泡沫鋁芯和環(huán)形纖維增強(qiáng)熱縮層構(gòu)成的電池包殼體。

如何通過多材料解決方案降低電池pack重量，提高能量密度？

就目前發(fā)展來看，鋁合金下殼體和塑料上殼體的方案較具輕量化的前景。下殼體采用鋁擠壓型材+攪拌摩擦焊++MIG焊的方案，綜合應(yīng)用成本低，性能滿足要求，且可實(shí)現(xiàn)水冷電池的循環(huán)水道的集成。上殼體采非金屬上殼體，主要用到PP/玻纖+LFT-D模壓工藝，提高生產(chǎn)的效率且可滿足火焰燃燒和密封性能要求，且模具成本較低。

綜上，電池包多材料的應(yīng)用是新能源汽車輕量化發(fā)展的要求，也是順應(yīng)汽車多材料混合應(yīng)用的趨勢。但是，隨著國家電池能量密度補(bǔ)貼政策的逐步加嚴(yán)，電池包如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化？如何降低玻纖、碳纖復(fù)合材料的應(yīng)用成本；解決多材料的應(yīng)用連接；鋁合金電池包殼體的焊接變形等，還有待探討。