图片在生产电池外壳的过程中，将预制件插入专门为此开发的注塑模具中，然后注入泡沫芯。纤维复合材料外壳的加工在两分钟内就可以完成。图片：Fraunhofer LBF
由位于德国达姆斯塔特的弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性研究所（Fraunhofer LBF）开发的轻量化电池包外壳使用了纤维塑料复合材料。据LBF研究所的专家介绍，与铝制的电池包外壳相比，纤维塑料复合材料的电池包外壳重量减少了40%。这种设计不仅减少了电动汽车的移动质量，而且由于增加了集成功能，还增加了电动汽车的续航能力和动态性能。由于电池包外壳是采用专门开发的高效工艺制造的，并且有特定的结构设计，所以可以用很低的成本实现生产。
据LBF研究所的专家介绍，根据车辆设计的不同，电池包的机械结构可占其总质量的30%以上。"为了在不改变电池技术的情况下提高重力能量密度，就要降低电池包机械结构重量。"德国弗劳恩霍夫LBF研究所负责该研究项目的Felix Weidmann强调。他认为，在轻量化领域，有针对性地使用纤维塑料复合材料具有明显的潜力："然而，解决方案必须具有成本竞争力，并考虑到防火这一关键环节。"
快速得益于原位纤维复合材料夹层工艺
LBF研究所制造了一种由连续纤维增强热塑性塑料制成的三明治结构的轻量化电池包外壳。为此，研究团队采用了一种新型工艺，将高效的泡沫注射成型与热塑性玻璃钢相结合，即所谓的原位玻璃钢夹层工艺。据专家介绍，这种工艺应该可以在两分钟左右的时间内生产出轻量化电池包外壳成品，而无需进行后处理。与传统的金属结构材料和制造工艺不同，制造的电池包外壳的隔热能力等功能可以集成在同一工艺步骤中。
快速得益于原位纤维复合材料夹层工艺
LBF研究所制造了一种由连续纤维增强热塑性塑料制成的三明治结构的轻量化电池包外壳。为此，研究团队采用了一种新型工艺，将高效的泡沫注射成型与热塑性玻璃钢相结合，即所谓的原位玻璃钢夹层工艺。据专家介绍，这种工艺应该可以在两分钟左右的时间内生产出轻量化电池包外壳成品，而无需进行后处理。与传统的金属结构材料和制造工艺不同，制造的电池包外壳的隔热能力等功能可以集成在同一工艺步骤中。
由纤维复合材料与所谓的格子板层压制成的轻量化电池包外壳比铝材料的轻40%。图片：Fraunhofer LBF
该结构由纤维复合材料制成的外壳和电池座组成。壳体由SABIC公司的UD胶带组成，先编织后加固。然后将这一工艺步骤产生的方格板层压板预成型，并将其两面插入专门开发的混合泡沫注射模具中。在层压板之间有针对性地注入整体泡沫，形成了具有纤维复合材料覆盖层和泡沫芯材的外壳。这种载荷应力适应性夹层结构旨在产生最高比重量机械性能，同时还可以减少所用纤维复合材料层压板的材料投入。
除了开发基于纤维复合材料夹层结构进行电池包外壳的高效生产的工艺外，LBF研究所的研究人员还开发了基于模拟的方法。得益于此，在生产开始之前可以预测生产质量，从而大大简化了初步设计和生产。
