新能源汽车动力电池分类举例（新能源汽车动力电池）

轻量化、高效率已经成为了近年来新能源汽车高速发展过程中离不开的主题。

如何轻量化呢？答案其实简单又不简单：用塑料。

据数据统计，新能源汽车每减少100Kg重量，续航里程可提升10%-11%，同时还可以减少20%的电池成本以及20%的日常损耗成本。

而新能源汽车高压电气部分，在性能满足条件下的部分金属更换为塑胶，可减重30%左右。目前一辆纯电动车采用塑胶轻量化可减重100KG左右，实现节能减排。

动力电池作为纯电车型的核心部件，用来给电动汽车的驱动提供能量，动力电池的各方面的表现都与整车性能息息相关。电池减重一般从两方面进行：一是结构，二是箱体。

今天我们就来看一下，动力电池上都有哪些能采用塑料的部位，又应该如何选择材料呢？

01

模组外壳

首先，电池模组的外壳塑料目前除了轻量化需求之外，还会要求材料“设计集成化”，以满足提升电池和整车功率密度的需求。

所以，目前对材料具有以下两大主要要求：一是具有良好的力学性能，包括良好的抗冲击性和一定的韧性；二是具有一定的加工性能，可以加工为薄壁部件和复杂形状。

PPO和PC/ABS

PPO电池壳体

诚然，PPO是目前新能源汽车，尤其是电池板块的热门材料之一，这里我们列出了PPO以及常见的PC/ABS合金塑料之间的性能对比——

PPO&PC/ABS性能数据表
性能	PPO	PPO/GF	PC/ABS
密度 g/cm³	1.12	1.13	1.17
熔融指数 g/10min	28	/	20
拉伸强度 MPa	68	68	50
断裂伸长率 %	25	5	＞50
弯曲强度 MPa	107	120	1.17
弯曲模量 MPa	2540	3500	20
热变形温度 ℃	122	124	100
缺口冲击强度 J/m	91	93	300
HWI	0	1	2
HAI	0	2	3
CTI	2	2	0
Flame	0.7mm V-0	0.7mm V-1	0.75mm V-0

从上述性能可以看出，PPO或PPE的密度较低，从减重角度看主要选择阻燃PPE，且PC的耐化学性相对差一点，而锂电池内有电解液，PC则容易出现开裂状况，所以目前有相当有一部分企业选用PPE。

PPO电池壳体

改性PPS

同样的，PPO与PPS都是主流的耐高温材料，虽然加工难度都比较大，但其力学性能和热稳定性非常出色，所以均在改性后有不同程度的应用。

PPO&PPS性能数据表
性能	PPO	PPO/GF	PPS/GF
密度 g/cm³	1.12	1.13	1.66
熔融指数 g/10min	28	/	27
拉伸强度 MPa	68	68	200
断裂伸长率 %	25	5	1.8
弯曲强度 MPa	107	120	305
弯曲模量 MPa	2540	3500	15500
热变形温度 ℃	122	124	260
缺口冲击强度 J/m	91	93	110
HWI	0	1	1
HAI	0	2	1
CTI	2	2	4
Flame	0.7mm V-0	0.7mm V-1	0.28mm V-0

02

密封盖

材料对比

密封盖设计最初多采用PP、铝合金以及钢材。不过，虽然铝合金可以满足减重的需求，但其无法成型高度在100mm以上的产品，且成本非常之高；

PP材料早期由于成本和重量都非常之低，成为了轻量化的“理想材料”，但它在耐热、阻燃方面的性能非常欠缺，所以应用的比例越来越少。

目前密封盖大量采用普通SMC和LFT，少量采用铝合金，如图所示：

SMC电池盖

LFT电池盖

案例：SMC电池包密封盖

SMC具有高阻燃的优点，但是传统SMC密封盖的密度非常大，重量很重，无法满足轻量化需求。

在此背景下，BYD自主研发了低密度SMC产品，将SMC的密度从传统的1.85g/cm³降低了27%，仅有1.35g/cm³。

PPO&PC/ABS性能数据表
性能	轻质SMC材料	传统SMC
密度 g/cm³	1.35	1.85
拉伸强度 MPa	75.6	74.2
断裂伸长率 %	1.1	1.15
弯曲强度 MPa	139	145
弯曲模量 MPa	7050	7800
冲击韧性 KJ/㎡	75.9	79.3
HAI	0	2

03

电池托盘

托盘作为电池的结构部件，其同样也占据到重量的大部分。目前主要分为三种应用方向：7系铝合金、高强钢DP800以及碳纤维复合材料。

材料对比

电池托盘材料性能对比
性能	铝合金	高强钢	碳纤维
密度 g/cm³	2.78	7.85	1.5
拉伸强度 MPa	420	780	720
拉伸模量 GPa	72	206	71
比强度	151	99	480
比模量	26	26	47
材料特性	各向同性	各向同性	各向异性
回收性	易	易	难

从上表可以看出，碳纤维的比强度和比模量均大幅度高于铝合金和结构钢材，有希望实现电池托盘的明显减重。

东丽PA电池端板

此外，由于材料特性决定了其成型工艺和装配方式也有所不同。铝合金与高强钢由于是金属材料，所以均需要折弯、冲压等机加工序；在连接方式上，需要焊接、铆接、螺栓等方法；

而碳纤维复合材料只需RTM以及模压，而且无需焊接和铆接，通常采用胶接的连接方式，进一步提升减重。

案例：碳纤维复材 铝合金

某企业采用了碳纤维复材和铝合金并用的形式，其原有方案是采用了80kg的铝合金电池托盘，而采用铝合金复材后，整体重量降低了24kg，仅为56kg，减重比例达到了30%。

再来看性能方面，有不少人认为塑料在机械性能和热学性能上始终比不上金属材料，但事实并非如此。

碳纤维复合材料电池托盘

据透露，新方案顺利通过了挤压、火烧和振动测试。挤压测试中，横向和竖向挤压都达到了100KN的要求；按照国标汽油火烧标准，骨架保持完好；在振动后电池电压和温度没有出现异常，且托盘和基本的连接结构没有损坏。

虽说新能源汽车的补贴正在逐渐消退，但国家花费近十年的功夫完成了我国新能源汽车的基本布局，且禁售燃油车也只是时间问题。如何把握住机会进行转型，是每个企业都需要思考的重要问题。

,