輕量化——新能源汽車電池托盤新工藝鎂合金應(yīng)用的前景

在碳中和背景下，新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)較為明確。電池模塊是汽車的核心組成部分，而電池托盤作為整個(gè)電池模塊的支撐，也經(jīng)歷了從材料到工藝的創(chuàng)新發(fā)展，具有多種功能性系統(tǒng)融合的，可靠性更高、功能更豐富的電池托盤將是未來(lái)的發(fā)展方向。

近年來(lái),汽車行業(yè)發(fā)展較快,已經(jīng)一躍成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車已成了人們出行必不可少的工具。但汽車的日益增多也帶來(lái)了能源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問(wèn)題,人們呼吁節(jié)能減排、輕量化、綠色可持續(xù)發(fā)展的聲音愈加強(qiáng)烈。

新能源汽車三電系統(tǒng)由于新能源汽車電池箱工況環(huán)境惡劣,會(huì)受高低溫變化、撞擊、水等影響,因而對(duì)電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求較高。特別是電池托盤，它長(zhǎng)時(shí)間地承受著蓄電池的重量，并受到運(yùn)行中的加減速變化、轉(zhuǎn)向、顛簸撞擊、高低溫變化等影響,而且它位于汽車的前艙里的前縱梁位置,易接觸到水、機(jī)油等液體,易腐蝕,因而電池托盤需具備高強(qiáng)度、耐腐蝕等性能。

新能源汽車動(dòng)力電池盒分為托盤和上蓋。電池托盤，主要用于承載電池模塊，一般采用金屬制作，上蓋主要起密封、保護(hù)作用，可采用金屬或是復(fù)合材料制作，相對(duì)于托盤來(lái)說(shuō)更輕薄。動(dòng)力電池盒的主要作用是承載電池模塊，起到密封保護(hù)作用，對(duì)電池包的正常工作至關(guān)重要。

鋼制電池托盤

其中傳統(tǒng)的電池托盤多采用鋼材制成，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、強(qiáng)度高，目前鋼制電池托盤，主要采用的材料為高強(qiáng)鋼，其具有價(jià)格經(jīng)濟(jì)，有優(yōu)良的加工及焊接性能，獲得許多公司的青睞，在實(shí)際路況中由于電池托盤受到不同工況的影響，如易受到碎石的沖擊等，而鋼托盤因?yàn)橛辛己玫目故^沖擊的能力。

但在輕量化方面存在局限，鋼材的重量較大，不利于提升整車的能效表現(xiàn)：第一：其重量較大；第二：鋼制電池托盤的耐腐蝕性能較差；第三：鋼制電池托盤由于其剛性較差。

鑄鋁電池托盤

鑄鋁電池托盤，采用整體一次成型，其具有靈活的設(shè)計(jì)樣式，托盤成型后不需要進(jìn)行進(jìn)一步的焊接工序，因此其綜合力學(xué)性能較高；由于采用了鋁合金材料，因此其重量也進(jìn)一步降低，這種結(jié)構(gòu)電池托盤常用于小能量電池包中。

電池包結(jié)構(gòu)示意圖

擠壓鋁合金電池托盤具有高剛性、抗震動(dòng)、擠壓及沖擊等性能，其具有設(shè)計(jì)靈活、加工方便、易于修改等優(yōu)點(diǎn)。但是制造工席并比較多，焊接工藝復(fù)雜、焊接變形，接密封不嚴(yán)。鋁型材焊接電池托盤是目前主流的電池托盤設(shè)計(jì)方案，通過(guò)型材的拼接及加工來(lái)滿足不同的需求。

鑄鋁托盤將原本需要鉚接、沖壓、焊接復(fù)雜工藝化繁為簡(jiǎn)，減少了加工工藝，減低了零件重量，實(shí)現(xiàn)了成本降低，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

鎂合金托盤

采用更輕盈、更具性價(jià)比的新型材料，是實(shí)現(xiàn)電池箱體輕量化的重要措施。就目前的技術(shù)發(fā)展來(lái)看，鋁合金、鎂合金、碳纖維及工程塑料等新材料在電池箱上的應(yīng)用將成為大勢(shì)所趨。而其中，鎂合金是最輕的工程結(jié)構(gòu)材料，要比鋁合金還要輕30%，是實(shí)現(xiàn)電池箱體輕量化的重要利器。

鎂合金密度比鋁合金小33%，比鋼小77%;在同等剛性條件下，1磅鎂的堅(jiān)固程度等于1.8磅為鋁和2.1磅的鋼。鎂合金應(yīng)用在電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池箱上，從一款商務(wù)車原車鋁合金電池箱原重54 kg，采用鎂合金整體箱重量只有23kg，減輕了57%；輕量化效果非常顯著。

鎂加工企業(yè)深化與下游企業(yè)合作，鎂電池包結(jié)構(gòu)件需求有望放量。鎂合金托盤多采用壓鑄或擠壓成型工藝，其加工難度相對(duì)較高，但成品具有較高的精度和穩(wěn)定性且鎂合金具有極高的輕量化效果，能夠顯著提升新能源汽車的能效表現(xiàn)。但鎂合金的耐腐蝕性較差，需要進(jìn)行特殊的表面處理以提高其耐久性。此外，鎂合金的鑄造工藝和成本相對(duì)較高。

面對(duì)新能源汽車市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)電池托盤的減重和降本增效成為行業(yè)發(fā)展的重要方向。