新能源汽车用复合材料的技术发展

学术   科技   2024-05-23 10:45   山东  


随着全球对环境保护和可持续发展的重视,新能源汽车作为传统燃油汽车的替代品,逐渐成为汽车行业的热门话题。在新能源汽车的发展过程中,复合材料的应用起到了至关重要的作用。在新能源汽车中,复合材料主要应用于车身、电池、电机等关键部件。

车身是新能源汽车的重要组成部分,复合材料的应用可以降低车身重量,提高汽车的续航里程和能源效率。目前,碳纤维增强复合材料(CFRP)和玻璃纤维增强复合材料(GFRP)等在新能源汽车车身制造中得到了广泛应用。这些复合材料具有高强度、低重量、耐腐蚀等优点,可以显著降低车身重量,同时提高车身的刚性和安全性。
电池是新能源汽车的核心部件之一,复合材料在电池包装和结构中的应用可以提高电池的性能和安全性。常用于电池的复合材料有用于制造电池壳体、电芯支架等的碳纤维复合材料;用于电池托盘、电池模块外壳等玻璃纤维复合材料;用于电池绝缘部件制造的聚丙烯(PP)、尼龙等聚合物复合材料;用于制造电池隔热和耐腐蚀部件的陶瓷复合材料等。采用复合材料制成的电池可以提高电池的耐冲击性和防火性能,保障电池在复杂工况下的安全运行。此外,复合材料还可以用于电池的散热系统,提高电池的散热效率,延长电池的使用寿命。
电机是新能源汽车的动力源,复合材料在电机中的应用可以提高电机的性能和效率。常用于制造电机的复合材料除了碳纤维复合材料和玻璃纤维增强复合材料以外,还包括环氧树脂复合材料、聚酰亚胺复合材料、碳化硅纤维符合材料等。采用复合材料制成的电机转子和定子可以降低电机的重量和惯性,提高电机的响应速度和功率密度。同时,复合材料还具有良好的绝缘性能,可以提高电机的安全性和可靠性。
除了在关键部件中的应用,复合材料还可以为新能源汽车的整体设计和制造带来创新。例如,采用复合材料制造的一体化车身结构可以减少零部件数量,提高生产效率和车辆的整体性能。此外,复合材料的可设计性强,可以满足新能源汽车多样化的外观和功能需求。
然而,新能源汽车用复合材料的发展仍面临一些挑战。一方面,复合材料的成本较高,限制了其在大规模生产中的应用。另一方面,复合材料一些性能受到本身组成的限制无法有效提高比如强度、韧性等此外一些复合材料在生产加工过程中容易出现浮纤、脱模困难等问题,也严重影响了产品品质,间接提高到了生产成本。因此,未来需要进一步降低复合材料的成本,除了开发新材料增强性能和降低成本外,寻找高性能的复合材料助剂也是一个很好的降本增效途径。一些传统的低成本复合材料使用合适的助剂,对提高材料的力学性能和加工性能具有显著效果。

新能源汽车用复合材料对助剂的需求主要包括以下几个方面:

1. 增强剂:用于提高复合材料的强度、刚度和韧性,如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。

2. 基体树脂:作为复合材料的粘结剂和承载基体,如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯等。

3. 阻燃剂:提高复合材料的阻燃性能,满足汽车的安全要求。

4. 导电助剂:改善复合材料的导电性,以满足电磁屏蔽和静电消散等需求。

5. 耐候助剂:提升复合材料的耐候性,抵抗紫外线、温度变化和腐蚀等环境因素的影响。

6. 加工助剂:有助于复合材料的成型加工,如降低粘度、提高流动性、减少气泡等。

7. 界面助剂:改善增强纤维与基体树脂之间的界面结合,提高复合材料的性能。

这些助剂的选择和使用需要根据具体的复合材料体系和应用要求进行优化,以实现复合材料在新能源汽车中的最佳性能。同时,助剂的添加量和相容性也需要充分考虑,以避免对复合材料的整体性能产生不利影响。

威海晨源分子新材料有限公司作为亚洲首家生产树枝状大分子聚合物的企业,拥有以树枝状大分子聚合物产品为核心的产品体系,包括复合材料改性用流动助剂、润滑剂、抗浮纤剂、分散剂、相容剂,以及胶黏剂用固化剂、增韧剂等,并一直致力于产品的创新和升级。

总的来说,新能源汽车用复合材料及其助剂的发展前景广阔。随着技术的不断进步和成本的降低,复合材料和助剂将在新能源汽车中得到更广泛的应用,为新能源汽车的性能提升和可持续发展做出更大的贡献。


晨源分子介绍
亚洲首家研发与生产树枝状聚合物的高新技术企业

海晨源分子新材料有限公司成立于2011年,是一家国家级高新技术企业。公司先后获批山东省工程技术研究中心、山东省品牌国际科技合作基地、山东省院士工作站、山东省知名品牌、山东省隐形冠军等技术创新平台及荣誉。创始人李武松博士毕业于北京大学,是中国树枝状聚合物产业化的创始人,先后获得山东省组织部颁发的山东省泰山产业领军人才,山东省人社厅颁发的山东省有突出贡献的中青年专家,山东青年五四奖章、山东省优秀科技工作者、2018年度威海市市长质量奖、威海市科学技术一等奖、威海市十大杰出青年、2020“大国之材”年度人物,荣获共青团中央和人社部颁发的第十一届中国青年创业奖等荣誉称号。


晨源分子目前拥有由多名名校毕业的博士、硕士组成的研发团队,与北京大学、清华大学和上海交通大学等国内外6所高校院所建立了产学研合作,拥有行业内唯一的院士工作站,并获得了政府数千万元的科技支持。


晨源分子建立了亚洲第一条也是唯一一条吨级高纯度树枝状聚酰胺胺生产线以及千吨级超支化聚酯的产业化生产线,实现了树枝状聚合物真正意义上的产业化,填补国内空白,打破了欧美技术垄断。目前,国内知名企业金发、聚隆、横店得邦等均使用晨源分子公司的产品。                

晨源分子公司目前产品共有包括树枝状聚酰胺胺、超支化聚酯、树枝状塑料润滑剂、树枝状改性胶黏剂在内的三大类十多个品种,第一类是高纯度实验级树枝状大分子,主要用于科研及生物医疗,成功销往清华、北大、复旦等100多所高校和医疗公司;第二类是工业级树枝状聚合物助剂产品,主要应用于塑料、胶黏剂、涂料、水处理等工业领域作高性能添加剂使用,销往包括诸多上市公司在内的200多家企业客户;第三类是树枝状改性的下游产品,包括树枝状改性3D打印材料、可降解材料、胶黏剂等,已与国内多家行业龙头企业形成战略合作。
目前,晨源分子主要专注于以树枝状聚合物为核心组分的各种助剂以及复合材料的研发与应用。

百余家高校科研机构及公司购买晨源分子的PAMAM

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