L'évolution des boîtiers de batteries pour véhicules électriques

 

Avec la croissance rapide du marché mondial des véhicules à énergie nouvelle, la technologie des batteries, en tant que composant principal, a reçu une attention considérable. En particulier, le choix des matériaux et le processus de production des coques de batterie sont d'une grande importance pour améliorer la sécurité, l'efficacité et la rentabilité des véhicules électriques. Cet article détaillera plusieurs avancéescoque en aluminium de la batteriesolutions, visant à fournir aux clients un support technique complet et des suggestions d'application.

 

 

L'un des composants les plus importants d'un véhicule électrique (VE) est sans doute celui qui maintient la batterie au sec, en sécurité et en sûreté en cas d'accident ou d'incendie. De nombreux termes sont utilisés pour décrire ce composant : boîtier, boîtier, plateau, boîte et enceinte. Les matériaux actuellement utilisés pour les boîtiers de batteries comprennent l'acier, l'aluminium et les composites plastiques.

 

Sans surprise, completPacks de batteries pour véhicules électriquessont assez lourds, représentant généralement environ 40 % du poids total du véhicule ; lorsque l'on considère les composants d'un pack de batteries (cellules et modules, gestion thermique, système de gestion de batterie BMS, séparateurs, etc.), il est facile de comprendre pourquoi ils sont également très chers, totalisant jusqu'à 50 % de la valeur du véhicule.

 

C'est pourquoi les batteries doivent être manipulées avec soin pendant et après leur utilisation dans un véhicule électrique. Lorsqu'une batterie d'alimentation d'un véhicule électrique atteint la fin de sa durée de vie utile, elle a encore beaucoup à offrir au monde, que ce soit par le biais du recyclage ou d'une utilisation secondaire. La batterie d'alimentation doit donc être facilement démontée pour être recyclée.

 

 

 

Amovible

 

Les stratégies actuelles de conception des boîtiers de batterie reposent sur l'amovibilité, la protection contre les incendies et les emballements thermiques, les performances en cas de collision et la recyclabilité. Cependant, le marché des batteries pour véhicules électriques évolue rapidement, avec des changements fréquents dans la chimie des batteries, les formats d'emballage des batteries (pack souple, cylindrique, prismatique) et la technologie des batteries, et l'arrivée de la technologie des batteries à semi-conducteurs se rapproche. Tout cela a un impact sur les boîtiers de batteries pour véhicules électriques.

 

Comme nous le verrons, le rôle du boîtier de batterie dans l’architecture des véhicules évolue, augmentant les exigences structurelles, ce qui soulève à son tour des questions sur la disponibilité des matériaux, les techniques d’assemblage et les exigences d’adéquation.

 

Environ 80 % des véhicules électriques utilisent actuellement des boîtiers de batterie en aluminium, le reste étant dominé par l'acier, mais de nouvelles solutions thermoplastiques offrent une alternative légère et innovante aux solutions métalliques.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sélection du matériau de la coque de la batterie

 

Le débat séculaire entre l'acier et l'aluminium se poursuit dans le domaine des boîtiers de batteries, chaque fournisseur affirmant être mieux adapté que l'autre. Les fabricants d'acier vantent leurs avantages en termes de résistance élevée, de formabilité et de réparabilité, ainsi que de rentabilité, et le fait qu'ils nécessitent une intensité de carbone inférieure à celle des autres matériaux lors de la production.

 

Les solutions plastiques peuvent réduire le poids, diminuer les coûts, améliorer la sécurité et avoir un impact environnemental moindre en termes de recyclabilité et d’émissions de CO2 inférieures à celles de l’acier ou de l’aluminium.

 

SABIC a reçu un prix Edison pour son boîtier de batterie thermoplastique destiné au véhicule hybride rechargeable Honda CR-V. La solution en résine de fibre de verre de polypropylène moulée par injection de 6 kg, une grande pièce mesurant 1,6 mx 1 m et 2 mm d'épaisseur, a permis à Honda d'économiser 10 % de poids et 10 % de coût par rapport à une solution en acier avec isolation.

 

Boîtier de batterie

 

Le boîtier de batterie est plus qu’un simple boîtier, c’est un grand composant de sécurité structurelle dont le rôle et les exigences de performance créent des opportunités de créativité et d’ingénierie innovante.

 

Pour le fournisseur de matériaux, cela se reflète dans son programme Multi-Part Integration (MPI), qui combine plusieurs pièces estampées à partir d'un LWB (ébauche soudée au laser) en une seule pièce estampée à chaud en séquence, réduisant ainsi les opérations d'assemblage requises.

Les batteries seront intégrées à la caisse en blanc (BIW), et les constructeurs automobiles et les fournisseurs de châssis de premier plan commencent à regrouper leurs départements châssis ou BIW et leurs départements batteries dans les mêmes centres d'ingénierie pour concevoir les véhicules du futur. Il s'agit à la fois d'une menace et d'une opportunité pour l'industrie sidérurgique.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Protection contre l'emballement thermique

 

L’un des principaux domaines de préoccupation des batteries de véhicules électriques est la gestion de la chaleur et la protection contre l’emballement thermique, et c’est là que les thermoplastiques brillent.

L'organisme de sécurité UL Solutions a développé un nouveau test rigoureux d'emballement thermique appelé UL 2596 (« Méthode d'essai des propriétés thermiques et mécaniques des matériaux des boîtiers de batteries ») qui soumet le matériau à un emballement thermique impliquant 25 cellules cylindriques (18650) dans un bloc-batterie en acier.

 

La propriété du matériau thermoplastique de SABIC est que dans ce test, lorsqu'un échantillon du matériau a été soumis à une flamme de 1000-degré Celsius pendant plus de cinq minutes, la température sur le côté du bloc-batterie était inférieure à 200 degrés Celsius, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une couverture thermique, comme c'est le cas pour les boîtiers en aluminium et en acier.

 

En effet, le matériau thermoplastique développé par SABIC commence à se carboniser lorsqu'il entre en contact avec le feu et se dilate au fil du temps. Cela signifie qu'il ne transfère pas la chaleur, ce qui est une propriété unique des matériaux thermoplastiques. Après un certain temps, il agit comme une carapace de tortue, devenant une couche protectrice contre le feu et le transfert de chaleur. Les plastiques standard échouent à ce test, mais le plastique d'une épaisseur de quelques millimètres le réussit à chaque fois. De plus, le moulage de la coque thermoplastique permet une créativité accrue et augmente la polyvalence du matériau.

 

Durable

 

Cependant, le développement de la batterie en tant que composant structurel a des implications importantes pour d’autres aspects, notamment pour la production durable, le cycle de vie des composants et la circularité.

 

La plupart des constructeurs automobiles accordent de l’importance à la réparabilité, c’est pourquoi le boîtier de la batterie est généralement accessible, amovible et remplaçable. Mais il a également reconnu que la réparabilité fait actuellement défaut. La plupart des concessionnaires ne réparent pas la batterie, mais la renvoient aux fabricants d’équipement d’origine ou à d’autres tiers désignés pour traitement. En ce qui concerne les batteries de véhicules électriques, la réparabilité est au moins aussi importante que la recyclabilité dans la poursuite d’un transport durable, et elle est bien plus efficace que la recyclabilité.

 

Le développement rapide de la technologie des batteries pour véhicules électriques est une bonne nouvelle pour les consommateurs. Il apporte également des opportunités et des défis passionnants pour les constructeurs automobiles et les fournisseurs.

 

 

Dans l'ensemble,coques de batterie en aluminiumEn tant que composant important des systèmes de batteries pour véhicules à énergie nouvelle, les batteries présentent des avantages significatifs en termes de légèreté, de sécurité et d'efficacité de fabrication. À l'avenir, avec les progrès continus de la technologie et la croissance continue de la demande du marché, les solutions de boîtiers de batterie en aluminium joueront un rôle encore plus important dans l'industrie des nouvelles énergies. Les entreprises doivent prêter une attention active aux tendances du secteur, saisir les opportunités du marché et améliorer continuellement leur compétitivité pour faire face à une concurrence de plus en plus féroce sur le marché.