笨重的电池是电动汽车的心脏和灵魂。但是，它们的体重会产生许多需求轻质材料的挑战。

大陆结构塑料公司(CSP)是Teijin集团的一家公司，在创新复合材料和多材料技术方面处于领先地位。该公司的工程师正专注于开发满足电动汽车制造商独特的环境和安全需求的材料。

复合材料是减轻重量，提高强度和刚度的理想选择，以及当由具有阻燃剂的化学品制成并有助于含有热失控的化学品制成时，提高车辆安全性。

CSP最近推出了几种新的先进复合配方，满足严格的电动汽车电池外壳的燃烧性能标准，热失控和挥发性有机化合物(VOC)排放，同时提供了板模化合物(SMC)的设计灵活性。这些新型复合材料包括低voc配方、三水合氧化铝填充体系、膨胀体系和酚醛体系。

休堡是CSP先进技术中心的执行董事，位于MI的Auburn Hills 47,500平方英尺的R＆D设施，致力于开发各种各样的下一代材料和流程。

“我们正在在此开发技术和流程，利用热塑性和热固性复合材料，碳纤维和制造业的专业知识，为我们的客户提供现有和未来车辆计划的新选择，”Foran说。“我们可以减轻体重，同时提高耐用性和乘员安全 - 自主，连接和电动车辆所需的所有主要特征。”

Foran的团队最近开发出一个全尺寸的多电池外壳，具有一体式复合盖板和具有铝和钢筋的一件式复合托盘。

此外，CSP的工程师正专注于开发一种新的蜂窝制造工艺，可以生产超轻的a级面板。这些面板被认为是“三明治”复合材料，使用轻质的蜂窝核心，覆盖着天然纤维、玻璃纤维或用聚氨酯树脂浸湿的碳纤维表皮。这一过程使复杂形状和尖锐边缘的成型成为可能，并导致面板在非常低的重量下提供非常高的刚度。

自主和电动机制最近要求迈尔讨论那些不重要的努力，以及OEM和供应商未来的一些挑战。

AEM：电动车辆结构的重量如何降低？

为：有巨大的机会来解决轻量化。而且，我们可以远远超越铝。例如，工程师有很多机会使用组合材料，用于结构成员应用，例如臂，发动机摇篮和框架。这只是让工程师了解这一点的问题。燃料电池将是轻质努力的另一个大机会。例如，储存氢和燃料电池板的燃料箱可以由轻质材料（例如复合材料）制成。

AEM:为什么现在这么多电动汽车轻量化活动都涉及电池外壳?

为：它有可能降低大量体重，并且有许多我们可以投入许多功能。即使超出了热特征，我们也可以在某些区域中添加材料以在某些区域提供EMI和RFI屏蔽。虽然我们设计了大多数电池外壳来承受3 psi，但一些高达10 psi，几乎成为压力容器。

AEM：所有电池外壳是否基本相同或它们之间有很多差异？

份：它们都是相同的基本尺寸和形状，但它们是不同的。但是，每个客户都有不同的几何和要求。例如，由于电子和密封要求，电池盒可以与车辆不同。根据电池组在车辆内的位置，一些外壳甚至可以成为结构载荷地板。

AEM:电池外壳的最新趋势是什么?是什么让你的新设计与众不同?

为：我们的电池外壳包括一个一体式复合盖，一个铝和钢加固的一体式复合托盘，以及一个使用结构泡沫来吸收能量的安装框架。这可以减少帧的厚度和重量，同时提高碰撞性能。

通过成型的盖子和托盘作为一个整体，我们创建了一个系统，更容易密封，可以在装运前进行认证。我们建造的全尺寸电池外壳长1.5米，宽2米。为了制作它，我们制作了一套P20的模具，包括一个托盘和一个盖子。

我们目前为不同的OEM生产超过30个不同的电池盒。但是，我们的新款轻型电池外壳是通用的。我们的目标是进入完整的系统，因为客户现在希望我们能够执行泄漏测试。它们还具有各种类型的热失控要求。复合材料可用于减轻重量，提高强度和刚度，并在由具有阻燃剂的化学物质制成时提高车辆安全性，并有助于含有热失控。

AEM：您能够实现哪种重量储蓄？

为：我们的复合材料电池外壳比钢制电池盒轻15%。虽然它在重量上与铝外壳相同，但它提供了比铝更好的耐温性，特别是如果使用酚醛树脂系统高级复合材料。光画框一项，我们就节省了30%。然而，总重量的节省取决于材料和电池的数量。一般来说，电动汽车的电池组重量在1000到1100磅之间。

AEM：您如何通过新的电池外壳设计减少复杂性或消除零件？

为：传统上，金属电池外壳特点约为40份。这些挤压或冲压件被焊接在一起。OEMS关注的大问题是泄漏 - 主要是漏水和在接缝的区域生锈。金属外壳需要不仅仅是盖子和框架。需要多个附件点，例如定位和保持电池的括号。除了额外的增强剂之外，还需要必须焊接的多个老板或铆钉。使用复合材料，您可以在一块中塑造所有这些功能。也可以在需要时局部加厚的材料。复合外壳中的大多数区域厚度为2至3毫米。但是，我们可以在必要时增加3到7毫米的壁厚。

AEM：您的新机箱如何简化组装？

为：我们制作的传统电池盖需要我们钻孔。有时，由于点装载和密封的问题，我们遇到了破裂的问题。使用我们的复合机箱，我们开发了一个剪辑系统，取代了螺栓的需要。这改善了密封，降低了组装成本，如果需要服务，可以更轻松地访问电池。

每个钢夹大约有30毫米长，可以让我们分散负载。这是一个标准的夹子，我们可以用许多不同的电池盒。

这些夹子通过模塑特性粘贴到电池外壳，而不是使用二次加工孔和焊接来加入盒子的顶部和底部。与使用螺栓产生的点负荷不同，这些夹子在上部和下凸缘上更均匀地扩展密封载荷。我们使用68个剪辑旨在容纳3 psi的内部压力来替换72个螺栓，这一切都需要扭转到指定的值。每个夹子都提供950牛特的夹子力。

通过消除任何类型的螺栓或粘接的需要，用这些夹子制造的盒子更容易组装。如果内部单元需要修理或更换，则服务也更容易。通过使用这些夹子代替多个紧固件和不同类型的焊缝，我们可以降低每个外壳生产中的装配成本，复杂性和废料量。

AEM:除了电池外壳，你们还在探索其他电动汽车轻量化应用吗?

为：我们一直在研究蜂窝电池，它比类似的钢铁部件轻50%以上。我们正在制造SMC的车身面板，厚度为1毫米。我们不只是做蜂窝地板。我们正在成型的形状，如发动机罩，升降机门和屋顶。零件更轻更硬。我们的工艺还增加了绝缘和声学性能。此外，我们可以在五金模具或标题材料。事实上，我们甚至可以让材料通过电泳烤漆炉，它的温度在210摄氏度左右。