热塑性复合材料：电动汽车电池外壳的革新之选

热塑性复合材料：电动汽车电池外壳的革新之选

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澎湃

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来源

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在绿色经济和可持续发展成为全球共识的今天，电动汽车（EV）产业正以前所未有的速度蓬勃发展。作为电动汽车核心部件的电池系统，其设计和材料选择直接影响着整车性能和续航能力。近年来，一种新型材料——热塑性复合材料（FRT）——因其独特的优势，正在悄然改变电动汽车电池的设计理念。

热塑性复合材料是一种由纤维（如玻璃纤维或碳纤维）和热塑性树脂基体（如聚丙烯PP、聚酰胺PA等）组成的新型复合材料。与传统材料相比，它具有以下显著优势：

• 密度低、强度高：热塑性复合材料的密度仅为1.1-1.6g/cm³，远低于钢材（7.85g/cm³）和铝合金（2.7g/cm³），但其强度却能媲美甚至超过这些传统金属材料。
• 可回收性强：与热固性复合材料不同，热塑性复合材料可以无限次回收和重塑，大大减少了材料浪费。
• 加工成型快：通过注塑、模压等工艺，热塑性复合材料可以快速成型，生产效率高。
• 设计自由度大：可以根据需要设计复杂的结构，同时保持良好的尺寸稳定性和较低的翘曲度。

目前，电动汽车的电池外壳主要采用不锈钢和铝合金，这些金属材料虽然强度高，但重量大，占整车重量的20%-30%。为了解决这一问题，西班牙技术中心AIMPLAS在巴伦西亚地方政府的支持下，启动了VETERIA21项目，致力于开发更高效的热塑性复合材料转化工艺。

该项目的目标是用热塑性复合材料替代电池系统中的金属部件，以实现显著减重。据AIMPLAS可持续发展和未来交通集团负责人Begoña Galindo介绍，金属部件占汽车重量的73%，而热塑性复合材料不仅能够保持机械强度，还具有更高的可回收性和生产效率。

热塑性复合材料在汽车领域的应用已经初见成效。例如，一家日本知名汽车制造商在车门设计中采用这种材料，成功将车门质量减轻了近50%。在汽车内饰方面，热塑性蜂窝材料已经通过压缩成型技术实现了三维形状的制造。

更值得一提的是，总部位于比利时的EconCore正在推进一个为期8个月的合作项目，专门研究将热塑性复合材料用于电池外壳的潜力。该项目将评估使用各种材料（包括热塑性塑料）开发电动汽车电池外壳的技术挑战、机遇和效益。据预测，全球电动汽车电池外壳市场在未来7年内将以超过13%的年增长率增长。

热塑性复合材料的出现，为电动汽车行业带来了新的发展机遇。它不仅能够帮助车企实现轻量化目标，提高续航里程，还符合循环经济的要求，具有良好的环境效益。然而，要实现大规模应用，还需要解决一些挑战，比如调整现有的生产方法，开发更适合热塑性复合材料的大规模制造工艺。

随着技术的不断进步和成本的逐步降低，热塑性复合材料有望在更多领域得到应用，成为推动汽车轻量化、可持续发展以及循环经济的重要力量。对于汽车制造商来说，如何抓住这一机遇，积极探索与热塑性复合材料的结合与应用，将成为未来竞争的关键。