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相變材料及“三明治”結(jié)構(gòu)可提高電池外殼強(qiáng)度及隔熱性能

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:858次  |  2018年11月04日  

據(jù)外媒報道,歐盟能源管理及使用優(yōu)化項(xiàng)目(Optimized Energy Management and Use,OPTEMUS)旨在降低能耗并通過車輛空間優(yōu)化方式,兼顧車內(nèi)空間、成本及復(fù)雜性要求,旨在解決因電池容量有限而導(dǎo)致的電動車?yán)m(xù)航里程數(shù)受限問題。


OPTEMUS旨在研發(fā)眾多創(chuàng)新型核心技術(shù)(綜合熱管理系統(tǒng)方案,由緊湊型制冷裝置及緊湊型空調(diào)暖通裝置、電池外殼、絕緣件構(gòu)成,該方案可被用作蓄熱、儲能設(shè)備、熱能管理控制單元、再生減震器構(gòu)成)及互補(bǔ)性技術(shù)(complementary technologies)及智能控制(生態(tài)駕駛、環(huán)保路線策略、預(yù)見性座艙預(yù)調(diào)策略、最低能耗、電動管理策略)。


OPTEMUS項(xiàng)目涉及了一款帶蓄熱功能的動力電池,弗勞恩霍夫協(xié)會(Fraunhofer LBF)結(jié)構(gòu)耐用性及系統(tǒng)可靠性研究所曾參與該產(chǎn)品的設(shè)計。


該款由Fraunhofer LBF研發(fā)的相變復(fù)合材料系統(tǒng)(phase change material composite system)可被用于預(yù)調(diào)溫度敏感型電芯,適用于嚴(yán)寒氣候,采用絕熱罩后可確保其在最佳的工作溫度下運(yùn)行,從而延長電池的使用壽命。值得一提的是,該設(shè)計省去了主動溫控。


反之,該設(shè)計還能規(guī)避電池的不必要散熱(unwanted heat)在短期內(nèi)呈現(xiàn)上升態(tài)勢,例如:電池快充的時候。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

為確保相變復(fù)合材料的熱解耦(thermally decouple),避免對環(huán)境造成及便于進(jìn)程控制,F(xiàn)raunhofer LBF科研人員采用了新方法來制作絕熱、高強(qiáng)度電池外罩。


該部件基于泡沫塑料注塑一體式聚合物泡沫(SABIC PP15T1020)打造,采用混合生產(chǎn)工藝后,可與高強(qiáng)度熱塑料纖維塑料復(fù)合材料(TP-FKV)相融合,該泡沫提升了材料的絕熱性能。


為調(diào)查并評估不同類型的聚合物泡沫及泡沫孔結(jié)構(gòu)(foam morphologies),從而提升隔熱能力,研究人員設(shè)計一種基于計算機(jī)斷層掃描3D圖像技術(shù)的空洞分析法。


由于聚合物泡沫的強(qiáng)度和硬度低,研究人員在材料上涂覆了TP-FKV,確保其能安全地承載電池的工作載荷。為此,LBF科研人員制作了一款厚度為0.25毫米的薄單向性膠帶(unidirectional tapes)(UDMAX from SABIC),在注入一體化泡沫前,利用混合制造工藝,對其三維進(jìn)行調(diào)整,然后將其用作核心層,介于兩個層壓層(laminate cover layers)之間。


該三明治結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):輕量化潛力大、彎曲性能高、耐沖擊性強(qiáng)。此外,該材料還對表面起到了防護(hù)作用,防止外部物質(zhì)的侵入,在電池組應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。

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標(biāo)稱容量:34.3Ah
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應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

上述兩款材料及結(jié)構(gòu)理念均可被用于大規(guī)模生產(chǎn)中。

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