La evolución de las carcasas de baterías para vehículos eléctricos

 

Con el rápido crecimiento del mercado mundial de vehículos de nueva energía, la tecnología de baterías, como su componente principal, ha recibido una atención generalizada. En particular, la selección de materiales y el proceso de producción de las carcasas de las baterías son de gran importancia para mejorar la seguridad, la eficiencia y la rentabilidad de los vehículos eléctricos. Este artículo detallará varias tecnologías avanzadascarcasa de aluminio de la bateríasoluciones, con el objetivo de proporcionar a los clientes soporte técnico integral y sugerencias de aplicaciones.

 

 

Se podría decir que uno de los componentes más importantes de un vehículo eléctrico es el que mantiene la batería seca, segura y protegida en caso de accidente o incendio. Existen muchos términos que se utilizan para describir este componente: carcasa, caja, bandeja, caja y recinto; los materiales que se utilizan actualmente para las carcasas de los paquetes de baterías incluyen acero, aluminio y compuestos plásticos.

 

No es de sorprender que sea completaPaquetes de baterías para vehículos eléctricosson bastante pesadas y suelen representar alrededor del 40% del peso total del vehículo; cuando se consideran los componentes de un paquete de baterías (celdas y módulos, gestión térmica, sistema de gestión de batería BMS, separadores, etc.), es fácil ver por qué también son muy caras y suman hasta el 50% del valor del vehículo.

 

Es por esto que las baterías deben manipularse con cuidado tanto durante su uso como después de su uso en un vehículo eléctrico; cuando una batería de energía en un vehículo eléctrico llega al final de su vida útil, todavía tiene mucho que ofrecer al mundo, ya sea a través del reciclaje o del uso secundario, por lo que la batería de energía debe desmontarse fácilmente para su reciclaje.

 

 

 

Retirable

 

Las claves de las estrategias actuales de diseño de carcasas de baterías son la posibilidad de extracción, la protección contra incendios y fugas térmicas, el rendimiento en caso de colisión y la reciclabilidad. Sin embargo, el mercado de baterías para vehículos eléctricos está evolucionando rápidamente, con cambios frecuentes en la composición química de las baterías, los formatos de empaquetado de las baterías (soft pack, cilíndricos, prismáticos) y la tecnología de las baterías, y la llegada de la tecnología de baterías de estado sólido está cada vez más cerca. Todo esto tiene un impacto en las carcasas de baterías para vehículos eléctricos.

 

Como veremos, el papel del compartimento de la batería en la arquitectura del vehículo está evolucionando, aumentando los requisitos estructurales, lo que a su vez plantea preguntas sobre la disponibilidad de materiales, las técnicas de unión y los requisitos de idoneidad.

 

Actualmente, alrededor del 80% de los vehículos eléctricos utilizan carcasas de baterías de aluminio, mientras que el resto está dominado por el acero, pero las nuevas soluciones termoplásticas ofrecen una alternativa ligera e innovadora a las soluciones de metal.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Selección del material de la carcasa del paquete de baterías

 

El viejo debate entre el acero y el aluminio continúa en el ámbito de las carcasas de baterías, y cada proveedor afirma ser más adecuado que el otro. Los fabricantes de acero destacan sus ventajas en cuanto a alta resistencia, formabilidad y capacidad de reparación, así como su rentabilidad, y que requieren una menor intensidad de carbono que otros materiales durante la producción.

 

Las soluciones plásticas pueden reducir el peso, bajar los costos, mejorar la seguridad y tener un menor impacto ambiental en términos de reciclabilidad y menores emisiones de CO2 que el acero o el aluminio.

 

SABIC recibió un premio Edison por su carcasa de batería termoplástica para el híbrido enchufable Honda CR-V. La solución de resina de fibra de vidrio y polipropileno moldeado por inyección de 6 kg, una pieza de gran tamaño de 1,6 mx 1 m y 2 mm de espesor, permitió a Honda ahorrar un 10 % en peso y un 10 % en costes en comparación con una solución de acero con aislamiento.

 

Carcasa del paquete de batería

 

La carcasa de la batería es más que una simple caja: es un gran componente de seguridad estructural cuya función y requisitos de rendimiento crean oportunidades para la creatividad y la ingeniería innovadora.

 

Para el proveedor de material, esto se refleja en su programa de Integración Multiparte (MPI), que combina múltiples piezas estampadas a partir de una LWB (pieza bruta soldada por láser) en una pieza estampada en caliente en secuencia, lo que reduce las operaciones de unión necesarias.

Las baterías se integrarán en la carrocería en blanco (BIW), y los fabricantes de automóviles y los proveedores de chasis de primer nivel están comenzando a reunir sus departamentos de chasis o BIW con sus departamentos de baterías en los mismos centros de ingeniería para diseñar los vehículos del futuro. Esto es una amenaza y una oportunidad para la industria del acero.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Protección contra fugas térmicas

 

Un área importante de preocupación para las baterías de vehículos eléctricos es la gestión del calor y la protección contra el descontrol térmico, y aquí es donde brillan los termoplásticos.

La organización de seguridad UL Solutions ha desarrollado una nueva prueba rigurosa de fuga térmica denominada UL 2596 ("Método de prueba para propiedades térmicas y mecánicas de materiales de carcasas de baterías") que somete al material a una fuga térmica que involucra 25 celdas cilíndricas (18650) en un paquete de baterías de acero.

 

La propiedad del material termoplástico de SABIC es que en esta prueba, cuando una muestra del material se sometió a una llama de 1000- grados Celsius durante más de cinco minutos, la temperatura en el lateral del paquete de baterías fue inferior a 200 grados Celsius, sin necesidad de una manta térmica requerida para los gabinetes de aluminio y acero.

 

Esto se debe a que el material termoplástico desarrollado por SABIC comienza a carbonizarse cuando entra en contacto con el fuego y se expande con el tiempo. Esto significa que no transfiere calor, que es una propiedad única de los materiales termoplásticos. Después de un tiempo, actúa como un caparazón de tortuga, convirtiéndose en una capa protectora contra el fuego y la transferencia de calor. Los plásticos estándar no superan esta prueba, pero el plástico con un grosor de milímetros la supera siempre. Además, el moldeo de la carcasa termoplástica permite la creatividad y aumenta la versatilidad del material.

 

Sostenible

 

Sin embargo, el desarrollo de la batería como componente estructural tiene implicaciones significativas para otros aspectos, especialmente para la producción sostenible, el ciclo de vida de los componentes y la circularidad.

 

La mayoría de los fabricantes de automóviles valoran la reparabilidad, por lo que la carcasa de la batería suele ser accesible, extraíble y reemplazable. Pero también reconoció que actualmente la reparabilidad es deficiente. La mayoría de los concesionarios no repararán la batería, sino que la enviarán de vuelta a los fabricantes de equipos originales o a otros terceros designados para su procesamiento. Cuando se trata de baterías de vehículos eléctricos, la reparabilidad es al menos tan importante como la reciclabilidad en la búsqueda de un transporte sostenible, y es mucho más eficiente que la reciclabilidad.

 

El rápido desarrollo de la tecnología de baterías para vehículos eléctricos es una buena noticia para los consumidores, pero también supone oportunidades y desafíos interesantes para los fabricantes de automóviles y los proveedores.

 

 

En general,carcasas de aluminio para baterias, como un componente importante de los sistemas de baterías de energía para vehículos de nueva energía, tiene ventajas significativas en cuanto a peso ligero, seguridad y eficiencia de fabricación. En el futuro, con el avance continuo de la tecnología y el crecimiento continuo de la demanda del mercado, las soluciones de carcasas de aluminio para baterías desempeñarán un papel aún más importante en la industria de las nuevas energías. Las empresas deben prestar atención activa a las tendencias de la industria, aprovechar las oportunidades del mercado y mejorar continuamente su competitividad para hacer frente a una competencia del mercado cada vez más feroz.