電池托盤鋁型材在汽車行業(yè)的應(yīng)用的技術(shù)
高端鋁型材在新能源汽車領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。電動(dòng)汽車約40%的成本是由電池構(gòu)成的，因此，用適當(dāng)?shù)耐繉颖Ｗo(hù)電池，以保持其壽命和車輛性能變得至關(guān)重要。在動(dòng)力電池中，托盤占去了電池系統(tǒng)重量的20~30%，實(shí)為主要結(jié)構(gòu)件。因此在保證電池功能安全前提下，托盤的輕量化就成為電池結(jié)構(gòu)件主要改進(jìn)目標(biāo)之一。在pack箱體上使用鋁型材，可以滿足大功率動(dòng)力鋰電池外殼的需求。鋰離子電池PACK又稱電池模組，是一種鋰離子電池的制作工藝，是指將多個(gè)鋰離子單體電芯組通過并串聯(lián)的方式連接而成，按照客戶要求組成某一特定形狀，其主要原理是將電池芯片、電池管理系統(tǒng)、電池管理芯片等組件整合在一起，形成一個(gè)完整的電池組，以實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和輸出。在電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的散熱器上，我們采用特定鋁合金生產(chǎn)扁管，通過特殊工藝保證鋸口滿足客戶要求，并使用全自動(dòng)超聲波清洗機(jī)去除油污和鋁屑，以滿足高潔凈度要求。
新能源汽車電池托盤有哪些？
主要有三種，電池托盤鋁型材以及電池托盤壓鑄件、鋼箱體。
剛箱體價(jià)格便宜，工藝好，抗石擊，但重量很大，剛性差，腐蝕性差。
鑄鋁電池托盤是采用整體一次成型,其具有靈活的設(shè)計(jì)樣式,托盤成型后不需要進(jìn)行進(jìn)一步的焊接工序,因此其綜合力學(xué)性能較高;由于采用了鋁合金材料,其重量也因此進(jìn)一步降低,這種結(jié)構(gòu)電池托盤常用于小能量電池包中。但由于鋁合金在鑄造過程中易發(fā)生欠鑄、裂紋、冷隔、凹陷、氣孔等缺陷。
相對(duì)來說，擠壓鋁合金電池托盤是目前主流的電池托盤設(shè)計(jì)方案，其通過型材的拼接及加工來滿足不同的需求，具有設(shè)計(jì)靈活、加工方便、易于修改等優(yōu)點(diǎn)；性能上擠壓鋁合金電池托盤具有高剛性、抗震動(dòng)、擠壓及沖擊等性能。
目前主流純電動(dòng)電池箱體80%以上屬于上面兩種結(jié)構(gòu)或兩種結(jié)構(gòu)的變種。因 此對(duì)以上兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，對(duì)鋁托盤輕量化發(fā)展方向具有一定的意義。
具備生產(chǎn)新能源汽車電池托盤所需的設(shè)備和生產(chǎn)能力，其中包括：擠壓型材，彎曲成型，攪拌摩擦焊 (FSW 焊接),機(jī)器人弧焊 (CMT焊接 ) , 龍 門銑加工中心等，可生產(chǎn)各類PHEV 和EV 電池托盤。
汽車電池托盤具有重量輕，強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，尺寸精度高，外形美觀等特 點(diǎn)，可滿足IP67 防護(hù)等級(jí)，已成為多家知名新能源汽車制造廠家和動(dòng)力電 池廠商的一級(jí)供應(yīng)商。
在擠壓鋁電池托盤中拼焊框架結(jié)構(gòu)比較常見。也是比較靈活的一種結(jié)構(gòu),通過不同鋁型材的拼焊、加工,可以滿足各種能量大小的需求。
新能源汽車電池技術(shù)研發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，想充足動(dòng)力和續(xù)航能力，一般有兩個(gè)方向，一是多裝電池，二是提升能量密度。但是電池越多重量越大，成本越高，并不符合車企訴求。車企普遍追求的是電池能量密度的提升。目前，新能源汽車搭載的電芯能量密度在300wh/kg以下。想提高續(xù)航能力，需要提高電池的能量密度。以電芯為例，能量密度升高，鋰離子勢(shì)必增多，而鋰離子穩(wěn)定性差，容易燃燒。因此，如何實(shí)現(xiàn)能量密度與安全性高度平衡，也是車用動(dòng)力電池研發(fā)的艱難課題。
電池托盤作為整個(gè)電池模塊的支撐，經(jīng)歷了從材料到工藝的創(chuàng)新發(fā)展，具有多種功能性系統(tǒng)融合的，可靠性更高、功能更豐富的電池托盤將是未來的發(fā)展方向。同時(shí)電池托盤的設(shè)計(jì)也將趨向于功能豐富、強(qiáng)度可靠的方向設(shè)計(jì)：水冷系統(tǒng)與電池托盤融合設(shè)計(jì)是目前正在開發(fā)的一種方案，替代了外置冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，較大的提高了電池的散熱效率。
將散熱系統(tǒng)與底板連接形成一整體底板，再將其用攪拌摩擦焊方法與框架連接。在極寒條件下，電池同樣需要進(jìn)行保溫加熱，隔熱保溫系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)在電池托盤上的綜合設(shè)計(jì)將會(huì)是未來電池托盤的發(fā)展方向。而且針對(duì)承載結(jié)構(gòu)的多元化連接以及采用無強(qiáng)度減弱方式的鉚接、螺接技術(shù)與密封膠結(jié)合的設(shè)計(jì)也將是電池托盤在結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新。
從技術(shù)層面來看，CTP（無模組技術(shù)）為未來大勢(shì)，相比傳統(tǒng)技術(shù)，CTP取消模組設(shè)計(jì)，使電池托盤作為車輛結(jié)構(gòu)件集成到車身中，可有效降低電池制造成本，2023年CTP普及率在10%-15%左右，并呈逐步上升趨勢(shì)，目前行業(yè)中頭部電池企業(yè)如寧德時(shí)代、比亞迪、蜂巢能源等均采用該技術(shù)。
