相變材料及“三明治”結構 提升電池外殼強度及隔熱性能

據外媒報道，歐盟能源管理及使用優化項目（Optimized Energy Management and Use，OPTEMUS）旨在降低能耗并通過車輛空間優化方式，兼顧車內空間、成本及復雜性要求，旨在解決因電池容量有限而導致的電動車續航里程數受限問題。

OPTEMUS旨在研發眾多創新型核心技術（綜合熱管理系統方案，由緊湊型制冷裝置及緊湊型空調暖通裝置、電池外殼、絕緣件構成，該方案可被用作蓄熱、儲能設備、熱能管理控制單元、再生減震器構成）及互補性技術（complementary technologies）及智能控制（生態駕駛、環保路線策略、預見性座艙預調策略、最低能耗、電動管理策略）。

OPTEMUS項目涉及了一款帶蓄熱功能的動力電池，弗勞恩霍夫協會（Fraunhofer LBF）結構耐用性及系統可靠性研究所曾參與該產品的設計。

該款由Fraunhofer LBF研發的相變復合材料系統（phase change material composite system）可被用于預調溫度敏感型電芯，適用于嚴寒氣候，采用絕熱罩后可確保其在最佳的工作溫度下運行，從而延長電池的使用壽命。值得一提的是，該設計省去了主動溫控。

反之，該設計還能規避電池的不必要散熱（unwanted heat）在短期內呈現上升態勢，例如：電池快充的時候。

為確保相變復合材料的熱解耦（thermally decouple），避免對環境造成及便于進程控制，Fraunhofer LBF科研人員采用了新方法來制作絕熱、高強度電池外罩。

該部件基于泡沫塑料注塑一體式聚合物泡沫（SABIC PP15T1020）打造，采用混合生產工藝后，可與高強度熱塑料纖維塑料復合材料（TP-FKV）相融合，該泡沫提升了材料的絕熱性能。

為調查并評估不同類型的聚合物泡沫及泡沫孔結構（foam morphologies），從而提升隔熱能力，研究人員設計一種基于計算機斷層掃描3D圖像技術的空洞分析法。

由于聚合物泡沫的強度和硬度低，研究人員在材料上涂覆了TP-FKV，確保其能安全地承載電池的工作載荷。為此，LBF科研人員制作了一款厚度為0.25毫米的薄單向性膠帶（unidirectional tapes）（UDMAX from SABIC），在注入一體化泡沫前，利用混合制造工藝，對其三維進行調整，然后將其用作核心層，介于兩個層壓層（laminate cover layers）之間。

該三明治結構具有以下優點：輕量化潛力大、彎曲性能高、耐沖擊性強。此外，該材料還對表面起到了防護作用，防止外部物質的侵入，在電池組應用中發揮了重要作用。

上述兩款材料及結構理念均可被用于大規模生產中。

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