Innovatieve materialen voor lichtgewicht batterijbehuizingen in elektrische voertuigen
Naarmate het aandeel elektrische voertuigen (EV) op de automarkt blijft groeien, vraagt de nieuwe aandrijving om een vernieuwde blik op automotive ontwerp, engineering en productie. De automobielindustrie stelt steeds hogere eisen aan lichtere, sterkere en veiligere producten. De experts in kunststoffen van Envalior voldoen aan deze eisen met innovatieve nieuwe materialen.
Tijdens de Society of Plastics Engineers (SPE) 2024 Electric & Autonomous Vehicle (EAV) conferentie in Troy, Michigan, presenteerde Keith Kauffmann, Automotive Application Development Engineer bij Envalior Americas, een sessie over de ontwikkeling van de eerste volledig functionele hoogspanningsaccubehuizing die volledig vervaardigd is uit engineering plastics.
De accubak, een gezamenlijke ontwikkeling van Envalior en Kautex Textron, werd achteraf ingebouwd in een VW ID.3 EV. Systeemtesten op componentniveau zijn afgerond en veldtesten in voertuigen zijn momenteel aan de gang.
“De structurele accubehuizing combineert innovatieve materialen en functionele integratie, wat resulteert in een lichtgewicht en kostenefficiënte oplossing ten opzichte van het metalen referentieontwerp,” aldus Kauffmann. “Het vertegenwoordigt een lagere kostprijs, lager gewicht en een kleinere CO2-voetafdruk dan het metalen ontwerp.”
De prototype accubak is mgemaakt van Envalior’s Durethan® B24CMH2.0 (PA6) gecombineerd met direct long-fiber technology (D-LFT), wat resulteert in 45% lange glasvezel in het eindproduct. De accubak is versterkt met Tepex thermoplastisch composietplaatmateriaal technologie.
Het niet-versterkte PA6-product is specifiek ontworpen voor D-LFT compressiematerialisatie. Het is langdurig hittegestabiliseerd tot 160°C, gestabiliseerd voor verwerking met blootstelling aan lucht/zuurstof, geoptimaliseerd voor minder emissies (zoals rook, dampen) en heeft een uitstekende vloei voor optimaal vullend vermogen bij verminderde sluitkracht.
Keith Kauffmann ontvangt een sessiecertificaat van Jeff Helms, SPE session chairperson.
In combinatie met compressiematerialisatie maakt D-LFT het voor de verwerker mogelijk om het glasgehalte eenvoudig aan te passen (indien nodig) en biedt tevens de vrijheid om het type glas of de vezelconfiguratie te wijzigen.geschikt voor geometrieën met aanzienlijke variaties in wanddikte, vergeleken met koolstofvezel.
Compressiepersen maakt tevens de optionele combinatie van D-LFT met Tepex composietplaten mogelijk, wat een oplossing biedt voor structurele versterking en verbeterde bescherming tegen thermal runaway.
De behaalde voordelen van thermoplastische batterijbehuizingen omvatten:
- Enkelvoudige compressiepers-stap
- Integratie van onderdelen en functies
- Significante vermindering van montagestappen
- Algemeen gereduceerde kosten
- Hoog potentieel voor recyclebaarheid met een lagere CO₂-voetafdruk
- Gewichtsbesparing ten opzichte van het aluminium ontwerp
“Het éénstuk ontwerp zorgt voor betere dimensionale toleranties dan meerledige trays, en de eenvoudige constructie vereist minder productieoppervlak,” zei Kauffmann. “Een verminderd aantal leveranciers betekent minder logistiek en meer materiaalconsistentie.”
Daarnaast voldoet het aan de strenge brandwerendheidstesten en aan de eisen van elektromagnetische afscherming (EMS) in de EV-industrie door toevoeging van mica plaat en aluminiumfolie.
Wij zijn van mening dat slimmer materiaalgebruik en meer geavanceerde materialen zullen leiden tot verdere integratie van onderdelen voor toepassingen zoals de batterijbehuizing,” aldus Kauffmann. “Hoewel mica plaat noodzakelijk was voor bescherming tegen thermal runaway, denken wij dat Tepex potentie biedt voor bescherming tegen thermal runaway die verwerkt kan worden in het batterijbehuizingsdeksel.”
Als oplossingsaanbieder levert Envalior tal van oplossingen voor zowel compressiepersen als spuitgieten, met interne engineering-expertise ter ondersteuning van ontwerp en engineering.
Kauffmann concludeerde: “We zien steeds grotere vraag uit de markt naar kunststof batterijbehuizingen om kosten en gewicht te reduceren. Hoewel compressiepersen wasVoor dit prototype van een batterijbehuizing is gekozen voor deze oplossing. Spuitgiettechnologie maakt het mogelijk om deze zeer grote onderdelen te produceren. De belangrijkste voordelen van spuitgieten zijn een hogere functionele integratie en procestherhaalbaarheid. Envalior biedt een breed scala aan materialen en technische oplossingen om onze klanten te ondersteunen bij het behalen van hun prestatie- en kostendoelstellingen voor batterijbehuizingen.