碳纤维电池箱轻量化趋势突显

摘要

碳纤维作为一种高强度、高模量的新型纤维材料，在汽车领域特别是新能源车中得到广泛应用。其优异性能如高耐腐蚀性、抗冲击吸振能力，使得车身、电池箱等结构件大量采用碳纤维复合材料，提高燃料效率并降低碳排放。碳纤维电池箱体具有轻量、高强度等特点，对防撞、防水等要求严苛。虽然价格高于传统材料，但随着技术成熟和新能源汽车发展，碳纤维电池箱需求量将加大，有望降低成本。

正文

碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。与钢铁相比，其强度达到10倍，而重量仅为其四分之一。碳纤维材料比模量非常高，对酸碱盐的等化学物质有很好耐受能力、耐盐雾、耐腐蚀、抗冲击吸振能力强，在遇到撞击时，它的能量吸收率是钢的3-5倍，因此安全性高。

针对碳纤维材料特点，工程师们开始尝试应用在汽车领域特别是新能源车中使用。经过多年发展，技术已经非常成熟。在汽车各部分的结构件中，车身、电池箱、传动轴、顶盖、汽车内饰等都开始大量使用碳纤维复合材料，不仅仅是高端跑车使用，普通家用轿车也大量使用。

通常情况下，车身自重约消耗70%的燃油，因此降低汽车油耗的首要问题就是减轻汽车自重。采用碳纤维材料的汽车减轻了自身重量，不仅燃料应用效率极大提高，而且间接的降低二氧化碳排放。

碳纤维材料不仅在汽车车身外观等方面使用成熟，在新能源电池箱体应用也比较受欢迎，但是对整体要求较高，生产难度比较大。目前，大型电动车辆的箱体材料多采用钢板焊接组合而成，但小型电动车一般采取底盘悬挂式电池包，因此对整车质量尤其电池包的质量要求非常高，因此需要采用碳纤维复合材料这类质量轻、强度高的电池箱体来分担对电池包的质量压力。

由于动力电池箱体对于对电池组安全工作和防护起着关键作用，因此，相对于车体的其他部位产品而言，其对于防撞、防水、防火、防尘等方面的要求尤为严苛。因为小型电动车辆的电池箱一般都是安装在车体的下部，而车体下部的运行环境比较恶劣，箱体的材质必须有能力做到防水防尘以及抵御道路环境对它的侵蚀，电池箱体必须密封防水，防止进水导致电路短路。在车辆运行过程中电池受到的冲击和振动也比较大，纯电动汽车动力电池组输出电压高达200伏以上，电池箱体除保障容纳电池外，还必须有效隔绝操作人员和乘客与电池的接触，所以对电池箱体防护等级也要求非常高。

对于新能源汽车来说，动力电池是其核心组成部分，作为动力电池的外部承载件，动力电池箱体一般安装在车体下部，主要用于保护动力电池在受到外界碰撞、挤压时不被损坏。多家公司都为国内多家新能源汽车提供碳纤维动力电池箱体及其他碳纤维汽车结构件，对整体设计比较精密，对于汽车部件的运行环境要求很高，在进行汽车电池箱的设计时需要考虑设计结构，耐高温的能力，化学反应，力学性能，自身重量等各项指标。鉴于目前汽车电池的体积重量较大，承重能力是首选要考虑的事情;其次在设计上电池箱位于车体下部，对于汽车行驶环境的各项指标均要求复合标准;最后冲击和碰撞的承受能力也要达到要求。碳纤维材料密度小，重量轻是实现汽车轻量化的最佳材料，另外碳纤的抗拉强度在3400MPa以上，比模量高，耐腐蚀，耐高温，在吸收冲击力上也有很大的优势，让汽车更安全。

目前，由于碳纤维原材料价格及行业技术人才缺乏原因导致碳纤维电池箱价格整体高于传统普通材料，但随着碳纤维生产技术的不断成熟，新能源汽车的快速发展，将会对碳纤维电池箱需求量进一步加大。英特力新材料公司也将不断锐意进取，突破更多技术难关，使得产品得到批量化发展，进一步降低成本。