科创中国

行业领域

新材料技术,新能源及节能技术,高分子材料,高效节能技术

需求背景

动力电池系统（电池包）是新能源汽车整车的动力来源，是新能源汽车最关键的零部件之一，同时也是引发自燃的关键部位。电池包一般由电池模组、电气系统、热管理系统，电池管理系统和结构件等组成。随着汽车节能环保和轻量化发展，电池包的壳体在设计中需要考虑多种因素，如结构强度、轻量化、散热性能、密封性能等。为了防止电池包自燃，壳体需要具备一定的防火性能，如采用耐高温、防火材料，同时具备一定的隔热性能，以防止电池包内部过热。此外，壳体还需要具备一定的抗冲击性能，以防止车辆发生事故时外部冲击对电池包造成损害。目前大多数纯电动车为了保证底盘动力电池的安全，选择钢或铝合金材料做电池包的保护外壳。在很大程度上可以保护动力电池的安全，但也面临电池组自重大，增加无意义的整备质量，电耗增加，续航减少，甚至对车辆的操控都有不同程度的影响。

SMC材料是目前在电池包中运用比较广泛的一种材料，SMC材料是一种复合材料，由SMC专用纱、不饱和树脂、低收缩剂、填料和各种助剂组成，其中聚酯树脂更是SMC材料中的核心材料。聚酯树脂是由二元醇或二元酸或多元醇和多元酸缩聚而成的高分子化合物的总称。具有机械强度高、材料重量轻、耐腐蚀、使用寿命长、绝缘强度高、耐电弧、阻燃、密封性能好，且产品设计灵活，易规模化生产，并有安全美观的优点，具有全天候防护功能。

需解决的主要技术难题

聚酯树脂在纯电动车中的应用主要在制造电池包的外壳，电池模块的包裹材料，充电设备的外壳等几个方面。在保护电池模块不受外界环境和冲击的影响的同时也可以提高电池包的强度和耐久性。但同时也存在以下几个问题：

在生产制造时，需要精确控制原材料的配比和工艺参数，对生产工艺要求较高，制造难度较大。

受到多种因素的影响如质量、制造工艺等，性能不如传统金属材料稳定。

不能完全阻断电池包自燃情况的发生。

目前公司正计划开发一种以聚酯树脂为基材的高分子材料，应用于纯电动汽车电池包的壳体及包裹材料上，以此来解决以上问题。

期望实现的主要技术目标

目前纯电动汽车电池包的使用寿命因电池类型、使用环境和充电方式等因素而异。铅酸电池是一种较为传统的电池类型，其使用寿命一般在2年到3年之间。由于时间较短，不在考量范围内。锂离子电池是目前广泛应用于纯电动车的电池类型之一，其使用寿命一般在5年到10年之间。镍氢电池是一种较为环保的电池类型，其使用寿命一般也在5年到10年之间。用于电池包的聚酯树脂材料由于会受到环境、频繁的摩擦震动、材料成分及厚度的影响，其使用寿命也会受到影响。因此，本项目产品设计使用寿命要达到10年以上，并且在此期间产品的机械强度高、耐腐蚀、绝缘、阻燃等方面的性能不能衰减。

电池包燃烧的温度通常取决于其化学成分和设计，不同类型的电池有不同的燃烧温度。如锂离子电池的燃烧温度通常在600℃左右，镍氢电池的燃烧温度通常在300℃左右，铅酸电池的燃烧温度通常在260℃左右。按照最高的锂离子电池燃烧温度，产品设计的阻燃燃点为最低800℃，同时需保持产品的热稳定性可以使其在高温环境下不易分解，长时间高温环境下工作也不易改变其分子稳定性。

同时，在产品生产工艺设计和使用过程中，也需要注意聚酯树脂的环保性能和安全性，避免对环境和人体造成污染和伤害。

一旦解决以上产品问题，将大大降低电动汽车的自燃风险，保障人民财产和生命安全，提升电动汽车的普及效率，在环保、经济、高效、安全和能源转型等方面带来众多好处，对于促进社会和经济的可持续发展具有重要意义。

需求解析

解析单位：“科创中国”华中科技大学智能制造专业科技服务团（华中科技大学） 解析时间：2023-08-23

王正伦

华中科技大学科协

主任

综合评价

该技术需求背景介绍和需要解决的主要技术难题分析比较清晰，研发内容和期望实现的技术目标明确。 开展的项目研究对行业技术提升具有重要的现实意义，项目研究成功对推动行业的技术进步具有重要的意义。 企业综合实力较好、研发实力较强、发展前景好。技术需求真实，市场潜力大。

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