相较于金属组件，大面积全塑料外壳既能够缩短循环时间，还有助于减轻车辆重量，从而可以使电动汽车（EVs）的续航里程增加。

朗盛（Lanxess）和考泰斯·德事隆集团（Kautex Textron）花了几年时间合作研究电动汽车的电池外壳是否可以由工程热塑性塑料设计和制造。使用直接长纤维热塑性塑料(D-LFT)和聚酰胺6 (PA 6)树脂，他们在可行性研究中开发了一种技术演示器。这项研究系统尺寸为1,400*1,400毫米（长*宽），是一个复杂的大型全塑料外壳，重量在两位数千克范围内。该研究项目的目标是要证明热塑性塑料相较于金属在重量和减少成本、功能综合和电绝缘性能上是很占优势的。

考斯特产品研发总监Felix Haas解释道：“作为第一步，我们已经不再使用金属加固结构，同时证明了我们可以商业化生产这些复杂且大型元件。”朗盛电子动力系统项目经理Christopher Hoefs博士补充道：“考斯特和朗盛希望可以利用合作的结果与汽车制造商一起进入批量生产的研发项目。”

单阶段制造过程

该演示器是基于C段电动汽车上的电池外壳研制的。它是由带防撞结构的壳体托盘、壳体盖和车底保护装置组成。外壳组件采用单级D-LFT成型工艺生产，而朗盛则优化了杜蕾森B24CMH2.0聚酰胺6 (PA 6)作为模塑料。

考斯特将PA6与玻璃纤维粗纱混合用于该工艺。使用朗盛的Tepex dynalite纤维增强热塑性复合材料完成外壳结构的局部加固。Haas解释：“该过程能够缩短周期，因此相比于在钢或铝的加工周期，这种方法更具有经济性。”

 

如今，高电压电池的外壳最初是由挤压钢或铝材质制成的。取决于车辆类别，外壳的长度可超过2,000毫米，宽度可超过1,500毫米。尺寸、部件数量以及众多的制造和组装步骤使得金属外壳成本非常高。例如，由钢绞线压制型材制成的复杂结构需要很多辅助操作，如焊接、打孔、固定等。此外，在额外的工艺步骤中，必须通过阴极浸涂保护金属部件免受腐蚀。

简化组装和物流

Hoefs说：“另一方面，塑料可以充分设计。通过集成紧固件和热管理组件，电池外壳的单个组件数量可以大大减少。简化了组装和物流工作，从而减少成本。”塑料还具有耐腐蚀性和绝缘性。例如，塑料可以减少系统短路的风险。塑料的低密度和轻质结构可以使外壳重量降低，这有利于增加电动汽车的续航里程。

高压电池外壳必须高度满足各种需求。例如，必须坚硬且结实，能够在发生碰撞时吸收大量能量。这是通过机械冲击和挤压试验进行测试的。在汽车起火或碰到电池热失控的情况下，外壳必须是阻燃的。最终，外壳必须集成到车辆结构中。

Hoefs说：“我们将在优化元件生产和结构设计上继续努力。我们的目标是以虚拟方式展开工作，在原型试验中节省成本，缩短未来系列元件的上市时间。”

 

中国化学与物理电源行业协会 杨柳翻译

2022.1.4