相變材料及“三明治”結(jié)構(gòu) 提升電池外殼強度及隔熱性能

據(jù)外媒報道，歐盟能源管理及使用優(yōu)化項目（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。

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

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：輕量化潛力大、彎曲性能高、耐沖擊性強。此外，該材料還對表面起到了防護作用，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。

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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