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黄善佑:工程塑料在电池上的发展应用

2018-07-19 07:13:26 来源: 盖世汽车网(上海) 举报
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(原标题:LG化学黄善佑:工程塑料在新能源汽车动力电池上的发展应用)

7月12日-13日,“2018中国汽车轻量化产业高峰论坛”在上海隆重举行,论坛以“新技术、新材料、新工艺“为主题,旨在降低汽车自身重量同时提高输出功率、降低噪声、提升操控性和安全性,并对汽车轻量化政策趋势发展、整车轻量化平台化设计方案、关键零部件轻量化技术开发及汽车轻量化多材料应用及成本控制分析等问题展开探讨。

LG化学工程塑料技术总监黄善佑

LG化学工程塑料技术总监黄善佑着重介绍了工程塑料在新能源汽车动力电池上的发展应用,以下是演讲实录(有部分删减):

大家好,今天我们介绍一下LG跟LG电池还有电池方面使用的材料这三个部分简单介绍一下,我是2003年进入这个行业,我们公司1947年设立的,今年是71周年。一开始的时候我们LG是做化妆品的,化妆品的外壳是塑料件,塑料件开裂以后我们会长决定自己做会料。我们LG集团是化学公司有26个,还有LG电子15个,通讯有29个公司。其中我在工作的是LG化学,分五个部门Basic、Materiasl&Chemicals、Energy Sdution等部门,LG化学基础材料塑料部分还是最大的,塑料部分有七个事业部。LG集团集中开发汽车材料,主要是ABS和工程塑料,我们ABS产量200万吨全球第一名。还有电池也是我们现在差不多还可以的。我们做材料的时候最近由于原材料的价格波动太厉害,PC还有尼龙我们努力增加一下原材料,最近的产品改进以后公司产品的竞争力估计原材料好控制一下,以后才能跟其他的竞争对手可以竞争。现在Naphtha到最后的产品,这边图片上看到的都是我们自己做的。

再加上下面我们也在努力碳纳米管也在生产400吨一年,接下来准备做碳纤维还有PPS,其他原材料我们集团为了加强产品的竞争力原材料方面也在努力加强。产品也像其他竞争对手一样各个材料都有,原材料PC我们自己有17万吨,还有2020年会再扩大到30万吨。第二个PBT自己有聚合工厂,还有TPE、ABS还有接下来PPS也在准备。只看工程塑料看亚太地区中国东南西北四个工厂,还有今年印度5月份开始投产的,还有明年5月份越南那里开始投产的,还有33000吨的欧洲波兰那里有工厂,2020年在北美墨西哥那里有计划投产。因为做汽车的时候,亚太地区全球差不多50%5000万台左右在生产,还有北美那里差不多生产1200万台,但是北美需求量是2000万台,差不多700-800万台从亚太地区进口,亚太地区是55%,5000万台左右。全球汽车来看亚太还有欧洲,还有北美这三个地方是最重要的,所以我们生产基地也是按这个市场来跟着客户在走。

中国四个工厂还有华东有2万吨的工厂在宁波,70万吨、85万吨的ABS工厂总产量是92万吨的工厂在生产。为了加强汽车工程塑料有计划再建一个工厂,简单介绍一下LG电池,电池部门我在工程塑料工作,他们用塑料的时候跟我们经常交流。电动车可以分三个部分,第一个是HEV,第二个是插电PHEV,和纯电。第一个HEV是Micro HEV和Pure HEV。左边这部分用的最多,停的时候发动机停掉,为了提高油耗。PHEV是电池跟发动机在一起,但是可以插电,第三个最后的是没有发动机,只有电池可以插电,可以分三个部分。

LG做了电池以后,做了模具。几个模具放在一起以后做Pack,跟BMS在一起以后安装到一个车子里面就可以生产电动车。这个图片是第三方调查的公司我们LG化学战略看LG电池还算可以。现在因为松下做特斯拉做的最多,松下是电池方面全球第一名的,到了2020年以后因为我们不做特斯拉了,但是差不多25个以上的全球主机厂都在做,到了2020年以后会占40%,会超过松下的电池订单量。我们的产能是100GWh,200多个主机厂70个项目在开发,差不多2020年到了以后全球电池一年生产量差不多200GWh,当中LG会达到20Gwh,这样占10%左右。但是说到订单量可以达到40%。

这个图片早上也介绍过纯电动车20年以后会占50%左右,看2020年就两三年的时间看来有两个点,右边最下面是传统的发动机,上面都是用电池的车厂。红色部分用电池的部分到2020年用电池的部分成长的速度挺快的。再反过来看传统的电动车子还是红色的部分,Micro HEV还有HEV还会用传统的发动机,这么看传统发动机减少的速度快是快,但是还是有一部分会用一些,但是反过来看用电池的部分成长的速度也蛮快的可以这么看。电池做的时候可以分两个部分,一个是发热的时候空气冷却,一个是液体冷却。一般都用的是空气冷却,液体冷却效率比较高一点,但是设计生产的时候重量还有价格方面会有一点限制。

塑料部分一般用下盖、上盖还有外壳那边用的多一些。一般做了模具以后,模具放几十个以后做pack,看起来这个图片感觉没有那么大,但是重量500-600公斤,500公斤到600公斤当中车子的可靠性测试都要通过,所以大部分的外壳件都用金属件,金属件的比例500公斤当中19%,5公斤左右是金属件,所以接下来为了轻量化,准备研究一下金属件10%5公斤左右的30%,1.5公斤先换成塑料件。这样1.5公斤可以减少重量,

一般材料用的部分是刚刚介绍的一样下盖、上盖,这部分的外壳材料用的比较多,这边一开始的时候电池方面没有什么材料的标准。现在也没有什么材料的标准,每个公司做的有一点不一样,但是电池的要求来看,刚刚说的外壳方面可以看到PC跟PPO本身有阻燃的特性,两个材料都可以用。最后PPO的价格涨的厉害,现在看PC+ABS还是看中价格,看中轻量化品质还是PPO好一点。ICB Cover PPO有一部分在用。有的车型有时候用尼龙外壳,最下面是Battery Cell Tray是生息Battery Cell的时候,锂电池比较敏感生产时候的拖板比较重要,拖板的时候处理温度大概80-150度以下,所以有个公司80度可以用PC加ABS,在高温要用尼龙66,这个拖板每个电池的尺寸都不一样,所以一批量生产以后这个产品用不了要扔掉,扔掉这个零部件很大太浪费需要回收,回收的特性要看还是PC加ABS孩子尼龙好一点,有个公司用PBT材料,PBT不好回收。刚刚接受Repeating Frame外面是Mppe,刚刚介绍的时候红色的部分用量最多的这个部分是Micro HEV可以帮发动机提高一些油耗。这个产品上盖下盖都在用尼龙材料,但是需要焊接,超音波焊接热焊接品质上没有激光焊接产品,所以我们LG在用激光焊接的方式来生产这个电池。上面是本色的尼龙玻纤25%然后激光焊接。刚刚介绍的Battery Cell Tray是这个样子,每个公斤每个模型都不一样,这个生产出来以后这个产品不可以扔掉,所以大部分的公司回收粉碎。

还有一个车型一般Repeating Frame是一个板材右边、左边都有电池,冷却水往这个部分以后电池可以冷却。但是更提高冷却性能,某一个产品这个冷却水外面都有,这样不可以避免金属件跟塑料件接触,塑料件跟金属件结合的非常厉害要金属焊接的材料在用,我们要提高流动性,金属件跟塑料件结合的要好的一个添加剂也要考虑。金属件跟塑料件在一起的时候,按温度来看收缩率也不一样,20-40%左右的零部件,三个部分考虑以后就开发有一款材料在使用。

这个技术不仅是电池或者其他零部件ECU高品质的产品已经在用的不少,再进一步我们一开始的时候介绍从电子车子500公斤左右电池的重量当中10%的金属件,10%5公斤,5%的30%1.5公斤做轻量化换成塑料件,但是进一步整个外壳也做导电的材料,但是我们在研究要实现后面要看价格成本还需要一点时间。

在开发的全球几个案例,为了加强汽车开发跟客户配合有一个专门部门去做轻量化的,一般的电脑模拟可以做,再加上实际上可以帮客户进行噪音模拟,提前看一下这个产品后面的噪音或者疲劳,提前可以模拟一下产品的疲劳。这类也在研究,实际上也跟客户有一点案例。

侯杰 本文来源:盖世汽车网 责任编辑:侯杰_NA3556
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