登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
新能源汽车动力电池,因自身重量缺陷和能量密度需求矛盾,在整车零件子系统中,轻量化需求显得尤为迫切。
在动力电池中,托盘占去了电池系统重量的20~30%,实为主要结构件。因此在保证电池功能安全前提下,托盘的轻量化就成为电池结构件主要改进目标之一。
(来源:微信公众号“高工锂电技术与应用” ID:weixin-gg-lbte 作者:平全文)
从材料综合指标评估来看,铝合金材质,首先能满足车辆零部件包括电池系统结构需求,仍然是替代部分钢结构的首选材料。
不过,高强钢板自身也在走轻量化技术道路。因此,铝合金材质和轻量化高强钢板在材料选用的道路上一直呈现出胶着前行的状态。
胶着前行的铝和钢
由于顺应了产品的节能、环保、轻量化发展趋势,铝一般都是企业实现轻量化的主要方案。但是轻量化并非是车企选材时的唯一考量因素,成本亦是。
毋庸置疑,铝轻量化效果最明显,因而在未来也将得到越来越广泛的应用。铝合金虽然成本偏高,但是其优异的可加工性、低密度(铝合金的密度为2.7g/cm)、耐腐蚀性、高可回收循环利用等特性,优势明显,仍然是实现电动化的新能源汽车轻量化进程的重要标志。
达克全球咨询对北美车均铝用量进行了调研和预测,它们发现从1996年以来,铝在车辆中应用呈现出逐年增长的趋势,且自2012年开始出现攀升态势。2015年时车用铝含量已经达到400磅/辆(约合181kg/辆),到2020年则超过450磅/辆(约合204kg/辆),到2028年突破550磅/辆(约合249kg/辆)
当然,受制于成本因素,铝合金在各个车型上应用,也不尽相同。
早期的特斯拉,应该是轻量化应用的激进者。初时,Model S从车身到电池系统结构, 铝材料占比均很大。因为,Model S 当时的消费群体定位,是针对豪华客户。
特斯拉Model S是铝含量最高的车型。
但其他大众化车型选用材料中分量最高的却是享有成本优势的高强钢。例如日产Leaf、大众高尔夫、丰田普锐斯,它们更倾向于在高强钢板和异形钢下功夫。
由此可见,尽管铝合金轻量化发展应用趋势是清晰和明朗的,但是成本因素仍在制约着它大踏步向前发展。这反倒有利于低成本的高强钢,具体表现为应用回潮。
特斯拉不全是技术的疯狂者,考虑成本因素,调整铝用量也是合理的技术行为。在Model 3设计中,设计思路一改前期的“激进”“豪华”,车身架构采用钢铝混合金属材质,降低了铝的应用占比。
就连名噪远播的大众MEB平台的设计者们,也表明要首选低成本的钢板,并且表示新能源车辆不仅仅是“富有阶层的时尚”。
其实,一种材料不可能完全替代另外一种材料。任何一种材料,不管是从成本角度、性能角度,都是各有所长,并行发展的。只能说,一种材料,在某一方面,能更好的符合技术或市场发展需要而已。
铝材料在新能源的应用,主体还是轻量化需求、节能需求。目前,以40KWh的电池系统为例,如果采用钢材结构,其成本可以控制在1千元以内;如果采用铝型材拼焊壳体结构,在3~5千元之间。成本比例,铝合金仍然是钢板材质的3~5倍。
铝在新能源的推广应用中,成本因素,仍然是一只拦路虎。但是,这不妨碍技术的进步和发展。
但我们需要明晰的是,在现阶段,钢、铝特性差异带来的设计差异有哪些呢?
电池托盘结构设计更需“因材施教”
钢、铝材质在强度、抗疲劳、弹性模量、抗拉、抗压、抗剪、抗弯等特性参数方面,存在非常大的差异。采用金属合金技术,确实在某些方面,例如强度特性方面,较纯铝,获得非常显著的提升。但是,单一特性的强化,并不代表本质特性转移和完全变化。尤其在车辆工程中,动、静态载荷下,特性差异,表现的更加明显。
所以说,在结构设计中,尽管功能是完全相同的零件,铝合金结构也不能等同于钢结构设计。
长期以来,国内新能源车辆并非正向设计。车身结构或平台,都是从燃油车过渡而来。车身结构,并没有做太多适应性改动和设计,这个时候的设计,电池托盘与车身固定位置和形式,也只能顺势而为。
但是,随着新能源市场放大和普及,电池系统的功能安全越来越被重视,这种结构设计,无法满足新的功能需求。
对于前期生产的新能源产品,在客户使用过程中,产品吊耳开裂、IP失效、内部模组结构失效带来电性能失效等等故障,托盘吊耳位置结构设计的不合理,都是直接或间接的主要原因之一。
电池本体的密度非常高,做为承载电池模组的电池托盘或壳体,一直是处在重载荷状态之中。铝的疲劳性能只有钢的一半,弹性模量仅有钢的三分之一。
如果托盘吊耳承载超限,或不同吊耳受力差值大、不均匀,面对车辆复杂的路况,动态性能更加恶劣。铝材质在高振动、高应力集中状态下,更容易出现疲劳状态,导致开裂、变形。
所以说,托盘在吊耳位置、内框架梁结构,出现开裂等故障现象,甚至模组固定点脱落现象,也就不足为奇了。
托盘的铝制吊耳固定点应数量多,而且布置均匀。
不仅如此,做到电池模组和承载的托盘浑然一体,也不是一件容易的事。经得起振动实验的考验,也是检验设计结果的最好办法。在实验进行中,经常会碰到内框架与托盘焊接的开裂、内框架支撑梁体开裂。
开裂原因初步分析:
从材料特性分析,故障点应力超过了材料本身所能承载应力或应力集中。
从工艺角度,材料焊接时, 导致的烧损,改变或削弱了材料的参数特性。
从结构角度,开裂的支撑梁是否和内框架结构是一个整体。整体结构,更有利于应力分散和应力均匀、振动频率一致 。
Audi的电池托盘设计,就是很好的案例。黄色箭头是受力的状态,内部通过均匀的框架,让应力得到合理的释放,同时与外部框架吊耳孔对应,让内外结构浑然一体。同时,也能抵御来自外部碰撞的破坏。
托盘设计灵魂:铝外框架梁强度设计
前面提到托盘结构设计的内外浑然一体,外框架设计也是非常重要的。
从材料特性参数角度,铝的屈服强度和抗拉强度均低于钢。
铝及其合金的屈服强度和拉伸强度分别为30-500 N/sq mm和79 -570 N/sq mm。钢的屈服强度和抗拉强度,分别在250-1000 N/sq mm和400-1250 N/sq mm范围内。
关系到托盘吊耳位置或结构设计,就必须考虑这个因素。
同时,铝的弹性模量比钢差,这个特性也是非常重要的,关系到结构的材质的疲劳或寿命。
车用铝合金应用主要包括5×××系(Al-Mg系)6×××系(Al-Mg-Si系)等等。据了解,铝托盘主要采用6系铝型材(材质的应用,还需进一步分析和摸索)。
电池铝托盘常用的几种结构类型
铝电池托盘,因为其重量轻,熔点低特点,一般有几种形式:压铸铝托盘、挤压铝合金框架和铝板拼焊托盘(壳体)、模压上盖。
压铸铝托盘结构特征更多表现为一次压铸成型,减少了托盘结构焊接带来的材料烧损和强度问题,整体强度特性更好。
这种结构的托盘,框架结构特点不明显,但是,整体强度可以满足电池承截要求。常见于小能量电池系统结构。
挤压铝拼焊框架结构比较多见,也是比较灵活的一种结构。通过不同铝型材的拼焊、加工,可以满足各种能量大小的需求。同时,易于修改设计,易于调整所用材料。
从成本的角度,较之压铸铝托盘,挤压铝拼焊框架结构占有一定的优势。当然,随着量产数量的不同,这种成本优势是否存在,也不一定。
框架结构是托盘的一种结构形式,在前期 “三+6”一文中,曾经详细作过描述。框架结构更有利于轻量化,更利于不同结构的强度保证。
铝电池托盘结构形式,也沿袭了框架结构设计形式:外框体主要完成电池整个系统的承载功能;内框体主要完成对模组、水冷板等子模块的承载功能;在内外框体的中间防护面,主要完成电池组与外界的隔离、防护,例如,沙砾冲击、防水、隔热等等。
小结
铝作为车辆轻量化的重要材料,必须立足全球市场,长期关注其可持续性发展。同时,也要正确看待钢、铝在车辆应用中的成本因素和技术进步的区别。
铝在设计中的正确应用,需要对材质特性的更深的理解。特别是针对重载荷的电池托盘应用,还需要不断摸索,做到心中有数,不断积累应用经验,才能在轻量化的应用中游刃有余,不断进步。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,4月29日消息,欧洲汽车巨头Stellantis与美国初创公司FactorialEnergy联合研发的FEST固态电池成功通过车规级验证。据了解,FEST固态电池容量为77Ah,能量密度达到375Wh/kg,理论上可使电动车续航突破1000公里。经600次充放电循环后仍保持90%以上容量,达到车规级耐久标准。具备4C放电
北极星储能网在天眼查APP获悉,4月27日,东营时代新能源科技有限公司成立,法定代表人为曲涛,注册资本20亿元,经营范围包含:新兴能源技术研发;电池制造;电池销售;电子专用材料制造;电子专用材料销售等。股东信息显示,该公司由宁德时代全资持股。值得注意的是,近几个月,宁德时代在山东接连注册
动力电池出货量同比增长41%,储能电池出货量增长120%。高工产研锂电研究所(GGII)初步调研数据显示,2025Q1中国锂电池出货量314GWh,同比增长55%。其中动力、储能电池出货量分别为210GWh、90GWh,同比增长分别为41%、120%。2024-2025Q1中国锂电池出货量(GWh)说明:动力锂电池含乘用车、商用车、工程
北极星储能网获悉,4月25日晚间,振华新材发布公告,公司于2025年4月24日召开董事会和监事会,审议通过了《关于募集资金投资项目重新论证并暂缓实施的议案》。根据该议案,公司将暂缓实施正极材料生产线建设项目(义龙三期)。根据公告显示,义龙三期项目原计划总投资62.45亿元,其中使用募集资金10亿
4月27日,宁德时代获得两张GB38031-2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(以下简称“新国标”)检测报告,成为国内首家通过新国标的企业。其中,通过检测的产品含电池单体与电池包。GB38031-2025新版动力电池安全强制性国家标准于2025年3月28日发布,将于2026年7月1日正式实施。此次送检产品是麒麟电
LG新能源4月29日宣布,与法国环境服务商Derichebourg成立电池回收合资企业,将投建电池回收工厂。按照计划,两家公司在合资公司中的持股比例各为50%,电池回收工厂选址于法国北部瓦兹河畔布吕耶尔,预计2026年动工,2027年投产,年处理能力超2万吨。随着新能源汽车行业的蓬勃兴起,动力电池回收正逐渐
4月28日,佛山市发展和改革局佛山市财政局关于印发《佛山市2025年大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案》的通知,通知指出,积极争取超长期特别国债资金支持高水平废弃物回收循环利用项目,重点支持回收体系建设和废钢铁、废有色金属、废纸、废塑料、废旧纺织品、废旧家电、废旧汽车、退役动力电池
中国动力电池行业的扩张步伐正在持续,头部企业中创新航与国轩高科近期的投资动作再次印证了这一趋势。与此同时,一个显著的并行现象是,围绕大圆柱电池、固态电池及其相关新材料的产能布局正变得日益密集,呈现出“拥挤”的态势。中创新航公布了大规模的扩产计划。其成都项目二期已于3月底动工,该项
北极星储能网获悉,4月28日,工信部发布2025年汽车标准化工作要点。其中提出,分析评估前沿技术发展趋势和潜在应用场景,识别研判未来汽车标准化发展方向,推动制定及发布车用人工智能、固态电池、电动汽车换电等标准子体系,启动数据治理及应用等新领域标准体系建设,超前开展飞行汽车等新业态标准化
北极星储能网获悉,4月28日,鹿山新材在投资者互动平台上表示,公司硅碳负极功能粘接材料(PAA)可用于液态/半固态/固态锂电池中硅基负极极片的粘接。已通过3C电子客户的系统性验证,能够有效提升硅碳负极的循环稳定性与电池续航,已批量供货。在动力电池应用方面,已完成汽车领域知名企业小试验证,目
北极星储能网获悉,4月26日,赣锋锂业发布签订合同的公告,显示赣锋锂业与杭州市拱墅区人民政府、杭州市能源集团有限公司分别签署《框架合作协议》《战略合作协议》,三方发挥各自优势,实现资源互补,全面开展产业培育和长效发展合作,建立共赢的长期战略合作发展关系。约定公司拟在杭州拱墅区投资建
动力电池出货量同比增长41%,储能电池出货量增长120%。高工产研锂电研究所(GGII)初步调研数据显示,2025Q1中国锂电池出货量314GWh,同比增长55%。其中动力、储能电池出货量分别为210GWh、90GWh,同比增长分别为41%、120%。2024-2025Q1中国锂电池出货量(GWh)说明:动力锂电池含乘用车、商用车、工程
2025年4月22日,逸飞激光与金羽新能签署战略合作协议。双方将在前期全固态电池合作开发的基础上,围绕全极耳固态电池、方形铝壳固态电池的设备研发、工艺优化、市场推广、产业链协同等方面展开全方位的战略合作。飞激光董事长吴轩、金羽新能董事长黄杜斌等出席仪式,双方团队就固态电池技术发展与双方
2025年一季度,新能源车市持续向好运行,乘用车、商用车领域新能源增长势头强劲,销量同比增长接近50%。其中,新能源重卡赛道增速爆发,同比增长超1.5倍,尤其在新能源重卡具备先发优势的企业开始搅动重卡市场格局。新能源重卡发展在2023进入元年,2025来到增速爆发之年。新能源重卡的电池装机量开始在
在欧盟碳壁垒背景之下,“绿电直连直供”有望成为破解当前困局的新路径。(来源:能源新媒作者:森序)今年2月,江苏省发展改革委印发了《关于创新开展绿电直连供电试点项目建设工作的通知》,确定了首批5个绿电直连供电试点项目,并在盐城、常州、苏州等城市率先启动。这些试点项目旨在通过建设绿电专
3月31日,蜂巢能源在遂宁基地顺利下线第120万套电池包,其中越野电池下线累计超28万套。继今年1月8日达成百万套里程碑后,蜂巢能源不到三个月便完成20万套产能跨越,全力展现蜂巢速度。开年以来,面对新能源汽车市场订单量的持续增长,蜂巢能源依托产研效能提升与智能制造,实现产能加速释放,充分展现
2月份,动力电池装车量排名大变脸,多家市占率环比下降,有企业失速,亦有企业超车,新一轮洗牌期开启。近年来,“产能结构性过剩”和“去库存”一直是围绕动力电池产业发展的关键词。根据研究机构EVTank统计数据显示,2022年全产业链的动力电池库存高达164.8GWh,2022年全行业的动力电池库存达到历史
船舶电池需求升级。由于缺乏新的强预期引导,投资者的目光也重新聚焦于具备扎实基本面支撑的领域。在此背景下,锂电池行业,特别是其在传统应用场景电动化进程中的价值提升潜力,正重获市场关注。其中,船舶电动化因其巨大的市场渗透空间和对大容量电池的显著需求,正成为新的焦点。船舶电动化被视为锂
近期LG新能源引入了前捷威动力的核心团队,意图补强其在磷酸铁锂电池领域的短板。消息指出,团队的总规模在200人左右,涵盖研发、生产、销售等不同职能。今年3月,第一批约20位捷威动力前员工已陆续入职LG新能源南京工厂,主要从事研发岗位。值得注意的是,捷威宣布自2023年12月1日起关闭其天津工厂。
瑞浦兰钧2024年营收增长29.44%至177.96亿元,经营效率稳步提升。2024年,中国锂电池行业在“双重变革”的浪潮中前行。一方面,市场竞争激烈,车企价格战频发,贸易壁垒与复杂地缘政治,冲击着电池企业成本与市场拓展。另一方面,新能源汽车与储能需求快速增长,新型材料与工艺助力企业突破性能瓶颈,为
破解新能源汽车“顽疾”今年以来,随着比亚迪、小鹏、小米、尊界等品牌,相继发布搭载5C-10C超快充电池及技术的新车型,整车充电时间从“小时级”缩短至“分钟级”,逼近燃油车加油速度,新能源汽车业正迎来一场补能效率“革命”。高端车型方面,近期新上市的小米SU7Ultra,电池快充能力达到5.2C;将于
北极星储能网获悉,3月17日,孚能科技在投资者互动平台上回答有关两轮车布局和钠电池进展问题。孚能科技表示,公司是国内最早布局电动两轮车的动力电池企业,拥有超14年的两轮车产品应用经验,服务客户包括Zero、春风动力、虬龙、雅迪、新日、EMC、Lightfighter、Polaris等国内外知名品牌。公司两轮车
近日,江苏省副省长方伟走访天合光能,就稳外贸工作及绿色低碳发展开展调研。光伏科学与技术全国重点实验室主任、天合光能董事长高纪凡陪同调研并汇报有关情况。方伟详细了解天合光能生产经营、科技创新及国际市场拓展情况,并与企业负责人座谈交流。当了解到天合光能210组件累计出货量稳居全球第一,
日前,河北张家口南山汽车产业基地与三维(陕西)电池技术有限公司举行三维固态特种电池生产基地项目签约仪式。项目将建设第四代智能化电池工厂,计划总投资10亿元,总占地70亩,规划建筑面积10.2万平方米,分两期实施。其中,一期投资6亿元,二期投资4亿元,预留产能扩展空间。建成后可新增1GWh三维固
北极星储能网在天眼查APP获悉,4月27日,东营时代新能源科技有限公司成立,法定代表人为曲涛,注册资本20亿元,经营范围包含:新兴能源技术研发;电池制造;电池销售;电子专用材料制造;电子专用材料销售等。股东信息显示,该公司由宁德时代全资持股。值得注意的是,近几个月,宁德时代在山东接连注册
4月29日,江都经济开发区246MW/492MWh分布式储能电站项目中标公示,江苏威达建设集团有限公司以59000万元中标该项目,折合单价1.199元/Wh。项目招标人为扬州市江都区江舟产业发展有限公司,项目位于江苏省扬州市。本项目拟利用江都经济开发区内企业现有场地建设储能电站,规划安装容量为246MW/492MWh。
动力电池出货量同比增长41%,储能电池出货量增长120%。高工产研锂电研究所(GGII)初步调研数据显示,2025Q1中国锂电池出货量314GWh,同比增长55%。其中动力、储能电池出货量分别为210GWh、90GWh,同比增长分别为41%、120%。2024-2025Q1中国锂电池出货量(GWh)说明:动力锂电池含乘用车、商用车、工程
近日,南京市宏观经济研究中心公布《2025年度南京市瞪羚企业名单》,林洋储能凭借在新型储能领域的持续创新与高质量发展,荣获南京市“瞪羚企业”称号!作为具有高成长性、高技术含量和高附加值特征的创新型企业群体,瞪羚企业已成为新质生产力的重要代表。2025年全国两会《政府工作报告》中提出“支持
2025年以来全球储能市场波动较大,作为装机前二地区的中国和美国均有重大政策发布。美国方面,由于中美贸易战,近期关税已经达到了64.9%(3.4%基础关税+7.5%301条款关税+20%对华普征关税+34%新增对等关税),预计2026年1月1日起301条款关税上升至25%,届时储能出口美国产品将面临82.4%的关税。尽管从政
交通运输和能源行业都是国家战略性和基础性产业,也是降碳减污、扩绿增长的重点领域。推动交通运输与能源深度融合发展,对于保障国家能源安全、加快发展新质生产力、积极稳妥推进碳达峰碳中和、在中国式现代化进程中率先实现交通运输现代化,在全面建成社会主义现代化强国中率先建成交通强国具有十分重
北极星储能网讯:4月27日,江苏扬州江都经济开发区246MW/492MWh分布式储能电站项目招标公告发布。文件显示,项目投资总价约59000万元,折合单价1.199元/Wh,计划工期365日历天,不接受联合体投标。以下为招标原文:江都经济开发区246MW/492MWh分布式储能电站项目招标公告一、招标条件本招标项目“江都
北极星储能网讯:面对新一代数据中心对高能效与高可靠的极致追求,4月26日,全球通信与数据中心储能电池市场的领航者——双登股份以技术革新破局,震撼发布重磅新品:数据中心“浸卫”高压锂电系统。以极致安全、卓越性能重塑行业标准。四大硬核特性,引爆行业关注01极致安全,全浸没防采用创新全浸没
面对行业内卷、资本收紧新周期,储能企业正在批量扎堆港股IPO。2024年下半年以来,宁德时代、海辰储能、思格新能源、南都电源、双登集团、正力新能等多家储能企业进击港股,港股上市成为2025年储能行业的重要战略选择。高工储能据此提出简单五问,希冀揭秘储能企业扎堆港股IPO的来龙去脉以及行业影响。
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!