วิวัฒนาการของกล่องแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า

 

ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของตลาดรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลก เทคโนโลยีแบตเตอรี่ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักจึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การคัดเลือกวัสดุและกระบวนการผลิตเปลือกแบตเตอรี่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และความคุ้มทุนของรถยนต์ไฟฟ้า บทความนี้จะอธิบายรายละเอียดขั้นสูงหลายประการเปลือกแบตเตอรี่อลูมิเนียมโซลูชันที่มุ่งหวังที่จะมอบการสนับสนุนทางเทคนิคและข้อเสนอแนะการใช้งานที่ครอบคลุมให้กับลูกค้า

 

 

อาจกล่าวได้ว่าส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) คือส่วนประกอบที่ช่วยรักษาแบตเตอรี่ให้แห้ง ปลอดภัย และปลอดภัยในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุหรือไฟไหม้ มีคำศัพท์หลายคำที่ใช้เพื่ออธิบายส่วนประกอบนี้ ได้แก่ ตัวเรือน ปลอกหุ้ม ถาด กล่อง และที่ปิด โดยวัสดุที่ใช้สำหรับตัวเรือนแบตเตอรี่ในปัจจุบัน ได้แก่ เหล็ก อลูมิเนียม และพลาสติกผสม

 

ไม่น่าแปลกใจเลยที่เสร็จสมบูรณ์แบตเตอรี่ EVมีน้ำหนักค่อนข้างมาก โดยทั่วไปคิดเป็นประมาณ 40% ของน้ำหนักรถทั้งหมด เมื่อคุณพิจารณาส่วนประกอบของชุดแบตเตอรี่ (เซลล์และโมดูล การจัดการความร้อน ระบบจัดการแบตเตอรี่ BMS ตัวคั่น ฯลฯ) จะเห็นได้ง่ายว่าทำไมส่วนประกอบเหล่านี้จึงมีราคาแพงมาก โดยมีมูลค่ารวมกันสูงถึง 50% ของมูลค่ารถ

 

นี่คือสาเหตุที่จำเป็นต้องจัดการแบตเตอรี่อย่างระมัดระวังทั้งในระหว่างใช้งานและหลังใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้า เมื่อแบตเตอรี่พลังงานในรถยนต์ไฟฟ้าถึงจุดสิ้นสุดอายุการใช้งาน ยังคงมีประโยชน์มากมายต่อโลก ไม่ว่าจะผ่านการรีไซเคิลหรือการใช้งานรอง ดังนั้นจึงต้องถอดแยกชิ้นส่วนแบตเตอรี่พลังงานเพื่อรีไซเคิลได้อย่างง่ายดาย

 

 

 

ถอดออกได้

 

กุญแจสำคัญของกลยุทธ์การออกแบบกล่องแบตเตอรี่ในปัจจุบัน ได้แก่ ความสามารถในการถอดออก การป้องกันไฟและความร้อน ประสิทธิภาพการชน และความสามารถในการรีไซเคิล อย่างไรก็ตาม ตลาดแบตเตอรี่ EV กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยมีการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งในด้านเคมีของแบตเตอรี่ รูปแบบบรรจุภัณฑ์แบตเตอรี่ (แบบนิ่ม ทรงกระบอก แบบปริซึม) และเทคโนโลยีแบตเตอรี่ และการมาถึงของเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตก็ใกล้เข้ามาแล้ว ทั้งหมดนี้ส่งผลกระทบต่อกล่องแบตเตอรี่ EV

 

ดังที่เราจะเห็น บทบาทของกล่องหุ้มแบตเตอรี่ในสถาปัตยกรรมยานยนต์กำลังพัฒนาไป โดยมีข้อกำหนดด้านโครงสร้างที่เพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความพร้อมของวัสดุ เทคนิคการเชื่อมต่อ และข้อกำหนดด้านความเหมาะสม

 

ในปัจจุบันรถยนต์ไฟฟ้าประมาณ 80% ใช้กล่องแบตเตอรี่อลูมิเนียม ส่วนที่เหลือใช้เหล็ก แต่โซลูชันเทอร์โมพลาสติกใหม่ให้ทางเลือกที่น้ำหนักเบาและสร้างสรรค์แทนโซลูชันโลหะ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

การเลือกใช้วัสดุเปลือกแบตเตอรี่

 

การถกเถียงกันมาช้านานระหว่างเหล็กและอลูมิเนียมยังคงดำเนินต่อไปในพื้นที่ของกล่องแบตเตอรี่ โดยซัพพลายเออร์แต่ละรายอ้างว่าตนเองเหมาะสมกว่าอีกฝ่าย ผู้ผลิตเหล็กต่างยกย่องข้อดีของตนในด้านความแข็งแรงสูง ความสามารถในการขึ้นรูป และความสามารถในการซ่อมแซม รวมถึงความคุ้มทุน และความต้องการคาร์บอนที่น้อยกว่าวัสดุอื่นๆ ในระหว่างการผลิต

 

โซลูชันพลาสติกสามารถลดน้ำหนัก ลดต้นทุน เพิ่มความปลอดภัย และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าในแง่ของการรีไซเคิล และการปล่อย CO2 น้อยกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กหรืออลูมิเนียม

 

SABIC ได้รับรางวัล Edison Award สำหรับโครงแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติกสำหรับรถยนต์ Honda CR-V แบบปลั๊กอินไฮบริด เรซินไฟเบอร์กลาสโพลีโพรพีลีนฉีดขึ้นรูป 6 กก. ขนาดชิ้นส่วน 1.6x1 ม. และหนา 2 มม. ช่วยให้ Honda ประหยัดน้ำหนักได้ 10% และประหยัดต้นทุนได้ 10% เมื่อเทียบกับโซลูชันเหล็กที่มีฉนวน

 

ตัวเรือนแบตเตอรี่

 

กล่องใส่แบตเตอรี่นั้นไม่ใช่แค่กล่องธรรมดาๆ แต่เป็นส่วนประกอบโครงสร้างด้านความปลอดภัยขนาดใหญ่ที่มีบทบาทและประสิทธิภาพในการสร้างโอกาสสำหรับความคิดสร้างสรรค์และวิศวกรรมเชิงนวัตกรรม

 

สำหรับซัพพลายเออร์วัสดุ สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในโปรแกรม Multi-Part Integration (MPI) ซึ่งรวมชิ้นส่วนหลายชิ้นที่ประทับจาก LWB (แผ่นเชื่อมเลเซอร์เปล่า) ชิ้นเดียวเข้าเป็นชิ้นส่วนที่ประทับร้อนชิ้นเดียวตามลำดับ ช่วยลดขั้นตอนการเชื่อมต่อที่จำเป็น

แบตเตอรี่จะถูกติดตั้งเข้ากับตัวถังแบบไร้โครง (Body-in-white หรือ BIW) และผู้ผลิตรถยนต์และซัพพลายเออร์แชสซีระดับ 1 กำลังเริ่มรวมแผนกแชสซีหรือ BIW ของตนเข้ากับแผนกแบตเตอรี่ในศูนย์วิศวกรรมเดียวกันเพื่อออกแบบยานยนต์ในอนาคต ซึ่งถือเป็นทั้งภัยคุกคามและโอกาสสำหรับอุตสาหกรรมเหล็กกล้า

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

การป้องกันการไหลหนีความร้อน

 

พื้นที่สำคัญสำหรับแบตเตอรี่ EV คือการจัดการความร้อนและการป้องกันความร้อนหนีศูนย์ และนี่คือจุดที่เทอร์โมพลาสติกโดดเด่น

องค์กรด้านความปลอดภัย UL Solutions ได้พัฒนาวิธีการทดสอบการหนีความร้อนที่เข้มงวดแบบใหม่ที่เรียกว่า UL 2596 ("วิธีทดสอบคุณสมบัติทางความร้อนและทางกลของวัสดุกล่องแบตเตอรี่") โดยให้วัสดุทดสอบการหนีความร้อนโดยใช้เซลล์ทรงกระบอก 25 เซลล์ (18650) ในชุดแบตเตอรี่เหล็ก

 

คุณสมบัติของวัสดุเทอร์โมพลาสติกของ SABIC คือในการทดสอบนี้ เมื่อนำตัวอย่างวัสดุไปเผาไฟที่อุณหภูมิ 1000- องศาเซลเซียส นานกว่า 5 นาที อุณหภูมิที่ด้านข้างของชุดแบตเตอรี่จะต่ำกว่า 200 องศาเซลเซียส โดยไม่ต้องใช้ผ้าห่มกันความร้อนที่จำเป็นสำหรับกล่องอะลูมิเนียมและเหล็ก

 

เนื่องจากวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่พัฒนาโดย SABIC จะเริ่มไหม้เมื่อโดนไฟและขยายตัวเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งหมายความว่าวัสดุจะไม่ถ่ายเทความร้อน ซึ่งเป็นคุณสมบัติเฉพาะของวัสดุเทอร์โมพลาสติก หลังจากนั้นไม่นาน วัสดุนี้จะทำหน้าที่เหมือนกระดองเต่า โดยกลายมาเป็นชั้นป้องกันไฟและการถ่ายเทความร้อน พลาสติกมาตรฐานไม่ผ่านการทดสอบนี้ แต่พลาสติกที่มีความหนาเป็นมิลลิเมตรก็ผ่านการทดสอบทุกครั้ง นอกจากนี้ การขึ้นรูปเปลือกเทอร์โมพลาสติกยังช่วยให้เกิดความคิดสร้างสรรค์และเพิ่มความอเนกประสงค์ของวัสดุอีกด้วย

 

ที่ยั่งยืน

 

อย่างไรก็ตาม การพัฒนาชุดแบตเตอรี่ให้เป็นส่วนประกอบโครงสร้างมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อด้านอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตที่ยั่งยืน วงจรชีวิตของส่วนประกอบ และวงจรหมุนเวียน

 

ผู้ผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่ให้ความสำคัญกับความสามารถในการซ่อมแซม ดังนั้นตัวเรือนแบตเตอรี่จึงสามารถเข้าถึงได้ ถอดออก และเปลี่ยนได้ แต่เขาก็ยอมรับด้วยว่าในปัจจุบันยังขาดความสามารถในการซ่อมแซม ตัวแทนจำหน่ายส่วนใหญ่จะไม่ซ่อมแซมแบตเตอรี่ แต่จะส่งกลับคืนให้กับ OEM หรือบุคคลที่สามที่ได้รับการแต่งตั้งอื่นๆ เพื่อดำเนินการ เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า ความสามารถในการซ่อมแซมมีความสำคัญอย่างน้อยเท่ากับความสามารถในการรีไซเคิลในการขนส่งที่ยั่งยืน และมีประสิทธิภาพมากกว่าความสามารถในการรีไซเคิลมาก

 

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าถือเป็นข่าวดีสำหรับผู้บริโภค นอกจากนี้ยังนำมาซึ่งโอกาสและความท้าทายที่น่าตื่นเต้นสำหรับผู้ผลิตรถยนต์และซัพพลายเออร์อีกด้วย

 

 

โดยรวม,เปลือกแบตเตอรี่อลูมิเนียมเนื่องจากเป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบแบตเตอรี่พลังงานใหม่สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ จึงมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านน้ำหนักเบา ความปลอดภัย และประสิทธิภาพในการผลิต ในอนาคต ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีและการเติบโตของความต้องการในตลาดอย่างต่อเนื่อง โซลูชันเคสแบตเตอรี่อลูมิเนียมจะมีบทบาทสำคัญยิ่งขึ้นในอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ องค์กรต่างๆ ควรให้ความสนใจกับแนวโน้มของอุตสาหกรรมอย่างจริงจัง คว้าโอกาสทางการตลาด และปรับปรุงขีดความสามารถในการแข่งขันอย่างต่อเนื่องเพื่อรับมือกับการแข่งขันในตลาดที่รุนแรงมากขึ้น