復合材料在電動汽車外殼上顯身手 緩解“里程焦慮”
美國環境保護署（EPA）表示，汽車重量每減輕100磅，燃油經濟性就會提高1-2％。電動汽車（EV）行業正致力于提高能源效率和緩解“里程焦慮”，這無疑帶來了商機。電動汽車的電池封裝外殼（也稱為電池槽、盒或外殼）主要用來包裝和保護電池。它們的形狀和大小各不相同，并且正如其他汽車部件一樣，在用材方面可有多種選擇，不同材料間的競爭也較為激烈。鋁和鋼是電池封裝外殼的傳統材料選擇。然而，復合材料可以提供更好的替代選擇，將大大提高電動汽車的性能。
目前，電動汽車的大規模普及受到里程焦慮的困擾，因為人們擔心車輛一次充電后行駛距離不夠長。為了減輕里程焦慮，人們毫無疑問需要安全、輕便且具有成本效益的電動汽車。為了使電動汽車能夠在市場中實現這一目標，其組件也必須具備這些特質。如果某一部件可以使用較輕的材料制造而又不影響安全性和功能性，那么對于原始設備制造商（OEM）和系統供應商的設計師和材料篩選人員而言，這無疑是個明智的選擇。
在某些方面，用復合材料代替金屬材料不僅可以媲美過去的功能性，甚至可以超越先前的性能，這是因為復合材料帶來了額外的優勢。一個很好的例子就是電動汽車的電池封裝外殼，因為復合材料可減輕重量，改善隔熱保溫性，降低噪音，減少振動，同時降低聲振粗糙度。讓我們仔細地看看復合材料特色的方方面面：
◆ 減輕重量
可以說，選擇復合材料的主要驅動因素是減輕車體重量，如果電池外殼由100％的復合材料而不是鋁制成，則車體重大多可減輕40％。由復合材料制成的電池封裝外殼重量較輕，對整車設計具有積極的連帶效應。由于電池盒因素導致車體重量減輕，因此在牽引較輕的車輛時，所需的電池和發動機尺寸都會減小。這種積極的螺旋效應可降低車輛成本和里程焦慮，有助于大力促進電動汽車的規模化使用。
◆ 隔熱性
復合材料除了材質較輕的特質外，還避免了對單獨隔熱系統的需求，這進一步減輕了車體重量，有助于精簡供應鏈和價值鏈。對于金屬電池封裝外殼，需要在材料周圍加裝隔熱保溫系統，以保持電池的工作溫度。由于復合材料具有隔熱保溫特性，在防止傳熱方面有著很好的效果，因此無需在系統中加裝更多的增重部件。
◆ 噪音、振動和聲振粗糙度
雖然不是事關安全性的關鍵因素，但低噪聲車輛在商業上更具可行性。噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是振動或噪聲產生的結果，這些振動或噪聲會在駕駛室內通過聲音傳播和發散。相對于金屬材料而言，復合材料的噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）較小，因為它們具有固有的阻尼特性。這對于電池封裝外殼和其它車輛部件而言都是如此，兩者的差異性可能意味著在駕駛體驗方面，一個更豪華舒適，而另一個舒適度要差一些。
◆ 安全性
從更大的車身來看，復合材料電池外殼可以設計為車身結構的一部分，不僅可以保護電池，還可以保護車輛中的乘客。復合材料的強度和剛度特性超過了鋁或鋼，從而能夠提供更好的碰撞安全性。這種結合將需要電池封裝外殼供應商和底盤設計者之間的密切合作，但對于提高車輛安全性而言，的確是切實可行的。
拉擠成型
規模化生產對于降低總體成本至關重要。可以使用連續制造方法來生產電動汽車電池盒組件，例如拉擠成型。與其他復合材料制造方法相比，拉擠成型工藝使復合材料制造商可以在相同的橫截面中填充更多的纖維，從而可以制造出更堅固但更輕的部件。
記住，纖維才是承載材料負載的部件。與復合材料制造商緊密合作可以精確地設計纖維含量和排列方式，以實現佳的重量強度比特性。
今后會如何演變？
如果像美國環境保護署（EPA）預測的那樣，原始設備制造商（OEM）能夠從汽車輕量化中獲得能效回報，那么復合材料無疑將發揮作用。其作用不僅僅是簡單地減輕車輛的重量，而且還能夠改善碰撞安全性，提升車輛的動態表現和駕駛體驗，以及提高車輛的整體強度。里程焦慮仍然是電動汽車行業必須克服的關鍵難題之一，而考慮選擇傳統電池外殼材料之外的材料是減輕車體重量和提高燃油經濟性的重要一步。
