האבולוציה של מארזי סוללות לרכב חשמלי

 

עם הצמיחה המהירה של שוק רכבי האנרגיה החדשים העולמיים, טכנולוגיית הסוללות, כמרכיב הליבה שלה, זכתה לתשומת לב נרחבת. בפרט, לבחירת החומרים ותהליך הייצור של מעטפות מצברים יש משמעות רבה בשיפור הבטיחות, היעילות והעלות-תועלת של כלי רכב חשמליים. מאמר זה יפרט כמה מתקדמיםמעטפת אלומיניום סוללהפתרונות, במטרה לספק ללקוחות תמיכה טכנית מקיפה והצעות יישומים.

 

 

ללא ספק אחד המרכיבים החשובים ביותר ברכב חשמלי (EV) הוא זה ששומר על הסוללה יבשה, מאובטחת ובטוחה במקרה של תאונה או שריפה. ישנם מונחים רבים המשמשים לתיאור רכיב זה: דיור, מעטפת, מגש, קופסה ומכלאה; החומרים המשמשים כיום לבתי סוללות כוללים פלדה, אלומיניום וחומרי פלסטיק מרוכבים.

 

לא מפתיע, שלםערכות סוללות EVהם כבדים למדי, מהווים בדרך כלל כ-40% ממשקל הרכב הכולל; כשחושבים על הרכיבים של ערכת סוללות (תאים ומודולים, ניהול תרמי, מערכת ניהול סוללות BMS, מפרידים וכו'), קל להבין מדוע הם גם יקרים מאוד, מסתכמים ב-50% מערך הרכב.

 

זו הסיבה שיש לטפל בסוללות בזהירות הן בזמן השימוש והן לאחר השימוש ברכב חשמלי; כאשר סוללת חשמל ברכב חשמלי מגיעה לסוף חייה השימושיים, עדיין יש לה הרבה מה להציע לעולם, בין אם באמצעות מיחזור או שימוש משני, ולכן יש לפרק את סוללת החשמל בקלות לצורך מיחזור.

 

 

 

ניתן להסרה

 

המפתח לאסטרטגיות התכנון הנוכחיות של מארז הסוללה הן יכולת הסרה, הגנה מפני אש ובריחה תרמית, ביצועי התרסקות ומיחזור. עם זאת, שוק סוללות ה-EV מתפתח במהירות, עם שינויים תכופים בכימיה של הסוללות, פורמטים של אריזת סוללות (מארז רך, גלילי, פריזמטי), וטכנולוגיית סוללות, והגעת טכנולוגיית המצברים המוצקים הולכת ומתקרבת. לכל זה יש השפעה על מארזי סוללות EV.

 

כפי שנראה, תפקידו של מארז המצבר בארכיטקטורת הרכב הולך ומתפתח, ומגביר את הדרישות המבניות, מה שמעלה בתורו שאלות לגבי זמינות החומר, טכניקות הצטרפות ודרישות ההתאמה.

 

כ-80% מכלי הרכב החשמליים משתמשים כיום במארזי סוללות אלומיניום, כאשר השאר נשלט על ידי פלדה, אך פתרונות תרמופלסטיים חדשים מציעים אלטרנטיבה קלת משקל וחדשנית לפתרונות מתכת.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

בחירת חומרי מעטפת מארז סוללות

 

הוויכוח עתיק היומין בין פלדה לאלומיניום נמשך בחלל מארז הסוללות, כאשר כל ספק טוען שהוא מתאים יותר מהאחר. יצרני פלדה מציגים את היתרונות שלהם בחוזק גבוה, יכולת צורה ויכולת תיקון, כמו גם עלות-תועלת, וכי הם דורשים פחות עוצמת פחמן מחומרים אחרים במהלך הייצור.

 

פתרונות פלסטיק יכולים להפחית משקל, להוזיל עלויות, לשפר את הבטיחות, ולהיות בעלי השפעה סביבתית נמוכה יותר מבחינת יכולת מיחזור ופליטת CO2 נמוכה יותר מאשר פלדה או אלומיניום.

 

SABIC קיבלה פרס אדיסון עבור בית הסוללה התרמופלסטי שלה עבור הונדה CR-V פלאג-אין ההיברידית. תמיסת שרף פוליפרופילן פיברגלס בהזרקה במשקל 6 ק"ג, חלק גדול במידות 1.6 מ"ר על 1 מ' ו-2 מ"מ בעובי, חסכה להונדה 10% במשקל ו-10% בעלות בהשוואה לתמיסת פלדה עם בידוד.

 

בית מארז סוללות

 

בית הסוללה הוא יותר מסתם קופסה פשוטה, זהו רכיב בטיחות מבני גדול שתפקידו ודרישות הביצועים שלו יוצרות הזדמנויות ליצירתיות והנדסה חדשנית.

 

עבור ספק החומר, זה בא לידי ביטוי בתוכנית Multi-Part Integration (MPI) שלו, המשלבת מספר חלקים מוטבעים מ-LWB אחד (ריק מרותך בלייזר) לחלק אחד עם הטבעה חמה ברצף, מה שמפחית את פעולות ההצטרפות הנדרשות.

סוללות ישולבו בגוף-לבן (BIW), ויצרני רכב וספקי שלדות Tier 1 מתחילים להפגיש את מחלקות השלדות או ה-BIW שלהם עם מחלקות המצברים שלהם באותם מרכזי הנדסה כדי לתכנן רכבים עתידיים. זהו איום כמו גם הזדמנות עבור תעשיית הפלדה.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

הגנה תרמית לברוח

 

תחום דאגה עיקרי עבור סוללות EV הוא ניהול חום והגנה מפני בריחת תרמית, וכאן התרמופלסטיות זוהרות.

ארגון הבטיחות UL Solutions פיתח בדיקת בריחת תרמית קפדנית חדשה בשם UL 2596 ("שיטת בדיקה למאפיינים תרמיים ומכאניים של חומרי מארז סוללות"), המעמידה את החומר לבריחה תרמית הכוללת 25 תאים גליליים (18650) בחבילת סוללות פלדה.

 

המאפיין של החומר התרמופלסטי של SABIC הוא שבבדיקה זו, כאשר דגימה של החומר הועמדה ללהבה של 1000-מעלת צלזיוס במשך יותר מחמש דקות, הטמפרטורה בצד מארז הסוללות הייתה פחות מ-200 מעלות צלזיוס, ללא צורך בשמיכה תרמית הנדרשת למארזי אלומיניום ופלדה.

 

הסיבה לכך היא שהחומר התרמופלסטי שפיתחה SABIC מתחיל להיחרך כאשר הוא נתקל באש ומתרחב עם הזמן. זה אומר שהוא לא מעביר חום, שהוא תכונה ייחודית של חומרים תרמופלסטיים. לאחר זמן מה, הוא מתנהג כמו שריון צב, הופך לשכבת הגנה מפני אש והעברת חום. פלסטיק סטנדרטי נכשל במבחן הזה, אבל פלסטיק בעובי מילימטר עובר אותו בכל פעם. בנוסף, יציקת המעטפת התרמופלסטית מאפשרת יצירתיות ומגבירה את הרבגוניות של החומר.

 

יציב

 

עם זאת, לפיתוח ערכת הסוללות כרכיב מבני יש השלכות משמעותיות על היבטים אחרים, במיוחד על ייצור בר קיימא, מחזור החיים של הרכיבים והמעגליות.

 

רוב יצרניות הרכב מעריכות יכולת תיקון, ולכן בית הסוללה בדרך כלל נגיש, ניתן להסרה וניתן להחלפה. אבל הוא גם הודה שכרגע אין אפשרות לתיקון. רוב הסוחרים לא יתקנו את הסוללה אלא ישלחו אותה בחזרה ליצרני OEM או לצדדים שלישיים ייעודיים אחרים לצורך עיבוד. כשמדובר במצברים לרכב חשמלי, יכולת התיקון חשובה לפחות כמו המיחזור בשאיפה לתחבורה בת קיימא, והיא הרבה יותר יעילה ממיחזור.

 

ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית הסוללות לרכב חשמלי היא חדשות טובות לצרכנים. זה גם מביא הזדמנויות ואתגרים מלהיבים עבור יצרני רכב וספקים.

 

 

באופן כללי,קונכיות אלומיניום לסוללה, כמרכיב חשוב של מערכות סוללות אנרגיה חדשות לרכב, יש יתרונות משמעותיים בקל משקל, בטיחות ויעילות ייצור. בעתיד, עם התקדמות מתמשכת של הטכנולוגיה והצמיחה המתמשכת בביקוש בשוק, פתרונות מארז אלומיניום לסוללות ישחקו תפקיד חשוב עוד יותר בתעשיית האנרגיה החדשה. ארגונים צריכים לשים לב באופן אקטיבי למגמות בתעשייה, לנצל הזדמנויות בשוק ולשפר ללא הרף את התחרותיות שלהם כדי להתמודד עם תחרות שוק הולכת וגוברת.