碳纖維材質(zhì)化：新能源汽車電池箱的革新之路

　　新能源汽車對(duì)續(xù)航里程和安全性提出了更高的要求，這促使電池箱體材料從傳統(tǒng)的金屬向高性能復(fù)合材料迭代。盡管鋁合金電池箱相比鋼制箱體減重了30%，但對(duì)于容量超過100kWh的大容量電池包來說，仍需進(jìn)一步減輕自重。每減少10公斤重量，車輛的續(xù)航里程可提升約5-8公里。碳纖維復(fù)合材料以其僅為鋁合金三分之一的密度和比鋼高九倍的比強(qiáng)度，成為解決這一問題的理想選擇。

　　據(jù)中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》預(yù)測(cè)，到2030年，純電動(dòng)乘用車的整車輕量化水平將比2015年降低35%。電池系統(tǒng)占整車重量的20%-30%，因此電池箱體的輕量化對(duì)整車減重具有決定性意義。全球車企早已布局碳纖維電池箱體的產(chǎn)業(yè)化探索。寶馬在i3和i8車型中率先大規(guī)模應(yīng)用碳纖維乘員艙，并將該技術(shù)延伸至電池系統(tǒng)。通過與日本東麗合作開發(fā)的碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料箱體，采用一體化模壓工藝實(shí)現(xiàn)了托盤與外罩無縫成型，抗壓強(qiáng)度達(dá)到800MPa，滿足歐盟最嚴(yán)格的碰撞測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。保時(shí)捷Taycan則采用了鋁-碳纖維混合結(jié)構(gòu)，在關(guān)鍵受力區(qū)域嵌入碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料，既實(shí)現(xiàn)了15%的減重目標(biāo)，又將箱體耐溫上限提升至190℃。

　　2024年，現(xiàn)代汽車集團(tuán)與東麗的戰(zhàn)略合作更是具有標(biāo)志性意義。雙方聯(lián)合開發(fā)的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PEEK箱體，通過克勞斯瑪菲FiberForm一體化成型技術(shù)，將生產(chǎn)周期從傳統(tǒng)金屬加工的100小時(shí)壓縮至2分鐘，為量產(chǎn)突破奠定了基礎(chǔ)。這些實(shí)踐驗(yàn)證了碳纖維箱體在安全性與生產(chǎn)效率上的可行性。

　　性能迭代：不止于輕量化的多維升級(jí)

　　碳纖維箱體的核心優(yōu)勢(shì)不僅在于減重。在安全性方面，改性碳纖維復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。添加阻燃劑的碳纖維可達(dá)到UL94 V-0級(jí)阻燃標(biāo)準(zhǔn)，遇火后迅速形成碳化層阻隔火焰蔓延，解決了傳統(tǒng)環(huán)氧碳纖維耐火性不足的問題。豐田bZ4X的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，碳纖維混合箱體在針刺實(shí)驗(yàn)中，電池?zé)崾Э芈訒r(shí)間比鋁合金箱體延遲60%。

　　在耐用性方面，碳纖維材料的優(yōu)異耐腐蝕性使其在潮濕、鹽霧等惡劣環(huán)境下壽命遠(yuǎn)超金屬材料，有效延長了電池系統(tǒng)的服役周期，大幅降低了電池包的維護(hù)成本。這種性能組合，使其成為高端新能源車型的優(yōu)選方案。

　　自2018年切入碳纖維電池箱體領(lǐng)域以來，威盛新材料憑借在高性能復(fù)合材料研發(fā)與成型工藝上的深厚積累，迅速成長為國內(nèi)少數(shù)具備碳纖維電池箱體全流程開發(fā)與量產(chǎn)能力的企業(yè)之一。公司依托模壓成型與熱壓罐工藝，成功實(shí)現(xiàn)了碳纖維電池托盤、外罩及獨(dú)立箱體等多形態(tài)產(chǎn)品的定制化開發(fā)，并在多個(gè)高端新能源車型項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)技術(shù)驗(yàn)證與批量交付。

　　在材料體系方面，威盛新材已率先實(shí)現(xiàn)多種高性能熱塑性碳纖維復(fù)合材料的國產(chǎn)化量產(chǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)域的技術(shù)空白。其自主研發(fā)的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮(CF/PEEK)、聚苯硫醚(CF/PPS)以及尼龍6(CF/PA6)等系列熱塑性復(fù)材，具備優(yōu)異的耐高溫性、阻燃性與抗沖擊性能，特別適用于對(duì)安全性要求極高的電池箱體結(jié)構(gòu)件。其中，CF/PEEK材料可在260℃長期使用，短時(shí)耐溫可達(dá)300℃以上，同時(shí)滿足UL94 V-0級(jí)阻燃標(biāo)準(zhǔn)，為應(yīng)對(duì)電池?zé)崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)提供了關(guān)鍵材料保障。

　　目前，碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料已成為威盛新材在新能源汽車領(lǐng)域的核心產(chǎn)品線。公司不僅服務(wù)于國內(nèi)多家主流整車企業(yè)及電池系統(tǒng)集成商，更積極參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定與多材料融合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，推動(dòng)碳纖維從“高端應(yīng)用”向“規(guī)模化落地”邁進(jìn)。

　　碳纖維材質(zhì)化不僅是簡單的材料替代，而是電池箱體設(shè)計(jì)理念的全面革新。隨著熱塑性復(fù)合材料在碳纖維電池箱體中的規(guī)?；瘧?yīng)用，新能源汽車將迎來“輕量、安全、長效”的材料革命。碳纖維，這一“黑色黃金”，正以其輕盈之軀，承載著電動(dòng)汽車邁向更遠(yuǎn)未來的重量。