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據(jù)估計(jì),到 2020 年,純電動(dòng)車(chē)、混動(dòng)車(chē)和插電式混動(dòng)車(chē)的產(chǎn)量將占到汽車(chē)總產(chǎn)量的 5% - 8%。目前汽車(chē)制造商主要專(zhuān)注于延長(zhǎng)續(xù)航里程、降低成本的技術(shù)以吸引普通駕駛者。
六月,瑞典汽車(chē)制造商沃爾沃宣布,從 2019 年起旗下所有新車(chē)型都將電動(dòng)化,再次展示了該公司對(duì)電動(dòng)車(chē)的堅(jiān)定支持。無(wú)獨(dú)有偶,特斯拉也發(fā)布了首款平價(jià)電動(dòng)車(chē) Model 3,售價(jià)不足 40000 美元,續(xù)航里程則達(dá)到了 200 英里。
“混動(dòng)車(chē)和電動(dòng)車(chē)的需求越來(lái)越迫切。”巴斯夫電池材料全球業(yè)務(wù)部高級(jí)副總裁樓劍鋒表示:“所有汽車(chē)制造商,無(wú)論規(guī)模大小,都在競(jìng)相降低成本、增加續(xù)航里程并保證安全性,以及延長(zhǎng)使用壽命。”
從電池材料到降低能耗的輕量化部件,巴斯夫?yàn)榭蛻?hù)提供了完善的電動(dòng)交通解決方案,并通過(guò)研發(fā)幫助汽車(chē)制造商應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)。
電池材料
優(yōu)化電池材料科學(xué),是增加電動(dòng)車(chē)/混動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程、延長(zhǎng)使用壽命和降低成本的根本途徑。
為此,巴斯夫廣泛投資進(jìn)行研發(fā),為客戶(hù)提供了完善的材料產(chǎn)品組合;同時(shí)在全球戰(zhàn)略市場(chǎng)建立產(chǎn)能,并通過(guò)合理授權(quán)幫助客戶(hù)解決知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題,包括與美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作實(shí)現(xiàn)鎳鈷錳 (NCM) 復(fù)合正極材料的量產(chǎn)和銷(xiāo)售,以及與 CAMX Power LLC 達(dá)成高鎳正極專(zhuān)利材料 CAM-7 的專(zhuān)利授權(quán)協(xié)議。
“先進(jìn)材料科學(xué)是滿(mǎn)足行業(yè)需求的關(guān)鍵”
減少使用價(jià)格昂貴、儲(chǔ)量稀少的鈷,代之以成本更低廉、儲(chǔ)量更豐富的元素,是行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì);提高鎳錳含量即是其中的一種途徑。在早期電動(dòng)車(chē)使用的電池中,鈷和其它元素的比例相對(duì)較為均衡;但現(xiàn)在鎳的比例已經(jīng)達(dá)到 60% 左右,有時(shí)甚至高達(dá) 80%。
同時(shí)巴斯夫還與各大院所、高校和伙伴企業(yè)合作,長(zhǎng)期投資、共同研發(fā)面向全固態(tài)電池和保護(hù)鋰負(fù)極的系統(tǒng)解決方案。
“先進(jìn)材料科學(xué)是滿(mǎn)足行業(yè)需求的關(guān)鍵,”巴斯夫電池材料北美區(qū)董事總經(jīng)理 Michael Fetcenko 表示:“這些正極材料尚未經(jīng)過(guò)充分優(yōu)化,因此巴斯夫認(rèn)為有望通過(guò)漸進(jìn)式改進(jìn)和突破性進(jìn)展應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn),使電動(dòng)車(chē)和混動(dòng)車(chē)達(dá)到最終用戶(hù)日益提高的期望。隨著市場(chǎng)的快速增長(zhǎng),我們遍布全球的制造和研發(fā)網(wǎng)絡(luò),以及在材料領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí),都將成為巴斯夫傲視行業(yè)的基礎(chǔ)。”
特性材料
與解決電池材料的技術(shù)挑戰(zhàn)一樣,減輕整車(chē)重量、降低易燃性、減少電弧放電、使用高度工程化的材料以避免部件的物理和化學(xué)老化,同樣是實(shí)現(xiàn)交通電動(dòng)化的關(guān)鍵。
電池越大,電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航能力越強(qiáng),但它們同樣會(huì)增加整車(chē)重量,并對(duì)熱管理提供更高的要求。面對(duì)這些挑戰(zhàn),巴斯夫繼續(xù)擴(kuò)大塑料產(chǎn)品組合,以擁有獨(dú)特性質(zhì)的創(chuàng)新解決方案滿(mǎn)足下一代電池技術(shù)的要求。
例如,與金屬部件相比,采用熱塑性塑料生產(chǎn)的外殼的重量最多可減輕 30%。使用 35% 玻纖增強(qiáng)的巴斯夫 Ultramid® 時(shí),一線(xiàn)供應(yīng)商甚至能夠減重 51%。
此外,得益于出色的強(qiáng)度和耐高溫性能,Ultramid® 熱塑性塑料還可用于生產(chǎn)電池框架。這些獨(dú)特性質(zhì)不但能夠延長(zhǎng)電池組的使用壽命,還可提高其性能。利用適當(dāng)?shù)募庸ぜ夹g(shù),這些材料可在確保端板尺寸穩(wěn)定性的同時(shí)提供出色的強(qiáng)度,并減輕重量。
巴斯夫繼續(xù)擴(kuò)大塑料產(chǎn)品組合,以擁有獨(dú)特性質(zhì)的創(chuàng)新解決方案滿(mǎn)足下一代電池技術(shù)的要求。
導(dǎo)熱導(dǎo)電樹(shù)脂同樣能夠減少金屬用量,提高輕量化水平。巴斯夫?yàn)榭蛻?hù)提供了具備良好物理和機(jī)械性質(zhì)的 Ultramid® 新型抗靜電材料,以及強(qiáng)度、剛度和導(dǎo)電性更出色的其它產(chǎn)品。
巴斯夫材料組合還可用于各種高壓連接器、線(xiàn)纜以及充電基礎(chǔ)設(shè)施。這些產(chǎn)品中既有無(wú)鹵素/無(wú)紅磷型阻燃劑,又包括目前市場(chǎng)上唯一一種耐水解的阻燃劑聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯。此外,巴斯夫 Ultramid Advanced N 解決方案不但在高溫環(huán)境下具備優(yōu)異的物理性質(zhì),還可承受腐蝕性介質(zhì)的考驗(yàn);由于吸濕率極低,該產(chǎn)品還可在潮濕環(huán)境下保持尺寸穩(wěn)定。
采用熱固性聚合物生產(chǎn)的巴數(shù)特®彈性開(kāi)孔泡沫為電氣化應(yīng)用提供了又一理想的輕量化方案。其優(yōu)異的耐高溫性和阻燃性不僅可保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)部件,還可為無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間承受高溫的周?chē)考峁┍Wo(hù)。
“希望打造電氣化產(chǎn)品的汽車(chē)制造商需要利用工程塑料解決方案為精密部件提供高溫保護(hù)和減輕整車(chē)重量,”巴斯夫特性材料部北美區(qū)電動(dòng)交通行業(yè)經(jīng)理 Dalia Naamani-Goldman 介紹道:“重量越輕,電池續(xù)航能力越強(qiáng);而單次充電續(xù)航里程是目前最重要的區(qū)分因素之一,因此這對(duì)市場(chǎng)而言非常重要。”
減少噪音
除了減少甚至杜絕排放以外,寧?kù)o、平穩(wěn)的行駛體驗(yàn)無(wú)疑是電動(dòng)車(chē)最吸引人的優(yōu)點(diǎn)之一。
但很多人并未意識(shí)到,噪音、振動(dòng)和粗糙度 (NVH) 給工程師們帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。雖然電動(dòng)車(chē)沒(méi)有傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音,但工程師們必須重新定義和優(yōu)化車(chē)內(nèi)聲音、舒適性和體驗(yàn),而不影響車(chē)輛的行駛效率。
巴斯夫的 NVH 解決方案有助于應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。利用能夠大幅衰減高頻噪音的隔音材料,巴斯夫可幫助制造商設(shè)計(jì)創(chuàng)新解決方案,優(yōu)化聲學(xué)舒適性、車(chē)輛動(dòng)力表現(xiàn)和安全性。
采用 Cellasto® 微孔聚氨酯彈性體生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)支架就是其中一個(gè)例子,它能夠有效阻擋和吸收電磁脈沖及扭矩脈沖產(chǎn)生的高頻噪音。
此外,Cellasto 電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支架還有助于減輕重量,保持車(chē)內(nèi)聲級(jí)和質(zhì)量。初步試驗(yàn)顯示,使用 Cellasto 時(shí),汽車(chē)制造商最多可將部件重量減輕 30%。
降低暖通空調(diào)能耗
但這些系統(tǒng)能耗驚人,最多可將電池的續(xù)航里程縮短 40% - 50%。
在每年最熱或最冷的季節(jié),很多駕駛者會(huì)打開(kāi)加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)以提高舒適性。為了減少日光影響,降低車(chē)內(nèi)制冷能耗,巴斯夫開(kāi)發(fā)了一系列清涼顏料以幫助控制車(chē)內(nèi)溫度。其中一些深色顏料甚至能夠吸收高達(dá) 90% 的太陽(yáng)熱量。巴斯夫碳黑顏料可反射入射日光,降低吸收率,從而將表面溫度降低 15 - 20 攝氏度。
在利用清涼顏料幫助 OEM 保持汽車(chē)表面涼爽的同時(shí),巴斯夫催化劑部門(mén)也在積極行動(dòng),以減小采暖制冷系統(tǒng)對(duì)電池的影響。利用先進(jìn)的暖通空調(diào)技術(shù),巴斯夫解決方案可提高再循環(huán)效率,防止?jié)駳夂投趸歼M(jìn)入車(chē)內(nèi),最多可將電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程延長(zhǎng) 10%。
“巴斯夫意識(shí)到,汽車(chē)制造商和供應(yīng)商都在積極制定相關(guān)戰(zhàn)略,以解決與電動(dòng)化有關(guān)的挑戰(zhàn),并將繼續(xù)發(fā)揮在化學(xué)和材料領(lǐng)域的豐富專(zhuān)業(yè)知識(shí),幫助客戶(hù)更進(jìn)一步。”樓劍鋒說(shuō)。