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新能源汽车电池包用什么阻燃PP比较好?
发布时间:2021.04.16
信息摘要:
电池包是新能源汽车的动力源,由壳体包覆电池模块而构成电池包主体。PP存在低温脆性大、阻燃性差的缺点而不能满足上盖材料冲击和阻燃等要求。因此要想满足新能源汽车电池包上盖的需求,需要对阻燃PP进行增韧改性。



电池包是新能源汽车的动力源,由壳体包覆电池模块而构成电池包主体。电池壳体对电池模块的安全工作和防护起着关键作用,要求其材料具有防腐蚀、绝缘、耐常温和低温(–25℃)冲击以及阻燃等特性。电池壳体由上壳体和下壳体两部分组合而成,上壳体即为上盖,其主要作用是防护、密封并与汽车车厢隔离。随着新能源车的快速发展,其续航里程成为汽车制造商及购买者的最大关注点,因而降低电池包各组成部分的重量,对于新能源汽车轻量化及提高其续航里程至关重要。


118-新能源汽车电池包配图



目前新能源车用电池包上盖材料主要为金属材料和片状模塑料(SMC)材料。这两种材料虽然各有优点,但也有突出的缺点,如金属材料密度大、成型工艺复杂耗时长,SMC材料密度较大、不能回收利用、生产中的有毒气体危害环境及人体健康。


新能源汽车电池包用什么阻燃PP比较好?

热塑性塑料聚丙烯(PP)具有密度轻、无毒无味、易成型加工、耐腐蚀、价格低廉和易回收循环使用等优点,作为使用量最大的热塑性塑料广泛应用于各行各业。基于PP的优良性能,目前国内某汽车制造商拟计划选用PP作为其新款新能源汽车电池包上盖材料,这里并不是指普通的PP基材,因为PP存在低温脆性大、阻燃性差的缺点而不能满足上盖材料冲击和阻燃等要求。因此要想满足新能源汽车电池包上盖的需求,需要对阻燃PP进行增韧改性。


1、PP阻燃改性

  PP常用的溴系阻燃剂在燃烧时会释放有毒有害气体,被逐渐禁止应用;而另一类磷–氮系无卤膨胀型阻燃剂,具有低毒、低烟、不产生腐蚀性气体的优点,逐渐广泛应用于PP中;这是由于膨胀型阻燃剂遇火燃烧即可在样条表面形成一层致密的炭层,该炭层能够阻隔氧气与样条的接触,同时也能够阻隔可燃性气体扩散到未燃样条的表面,从而起到非常好的阻燃作用。


118-新能源汽车电池包阻燃PP配图(黑色粒子)




2、PP增韧改性

从下图“不同增韧剂含量阻燃PP的力学性能”可以看出,随着增韧剂含量的增加,阻燃PP的拉伸强度呈现逐渐缓慢下降趋势,冲击强度则呈现不断快速上升趋势。这是由于增韧剂在材料中以分散相存在,它的加入破坏了PP的结晶度而导致拉伸强度下降;同时受到外力作用时,增韧剂在基体材料中诱发银纹和剪切带的产生而消耗大量能量,从而延缓了材料的破坏,使冲击强度上升。



118-新能源汽车电池包阻燃PP配图-不同增韧剂含量阻燃PP的力学性能

(图片来源:中国汽车材料网)

(1)当增韧剂的添加量达到8%时,冲击强度大幅上升,材料出现脆–韧转变。
(2)当增韧剂的添加量为10%时,拉伸强度为17.8 MPa,23℃和–25℃时的冲击强度分别为25.5,11.6 kJ/m2,满足了电池包上盖的冲击韧性要求,因此,确定增韧剂的最佳含量为10%。


某国产汽车配套商采用增韧改性阻燃PP材料吸塑成型电池包上盖。经过各项成品试验测试均合格,达到了客户的预期目标,现已批量投入生产,成功应用于某款新能源汽车上。



文章摘选自:期刊-《工程塑料应用》;作者:叶淑英




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