플라스틱이 배터리 하우징에 등장합니다.

Jun 20, 2023

스티븐 무어 | 2022년 7월 2일

전기 자동차(EV) 생산이 증가하고 충전 인프라 개발로 장거리 여행이 더욱 가능해짐에 따라 자동차 제조업체는 차량 질량을 더욱 줄여야 할 책임이 있습니다. 상대적으로 아직 개발되지 않은 응용 분야 중 하나는 배터리 하우징입니다. 여러 동맹과 개별 회사가 상용 솔루션을 개발하기 위해 경쟁하고 있습니다.

예를 들어 Lanxess와 Kautex Textron은 타당성 조사에서 직접 장섬유 열가소성 수지(D-LFT)와 폴리아미드 6(PA 6) 수지를 실험하고 있습니다. 한편 Aimplas는 재사용 및 재활용이 가능한 장섬유 열가소성 복합재를 기반으로 경량 차량을 위한 지속 가능한 구조의 배터리 케이스를 개발하고 있습니다. 방전된 배터리 팩은 핫스왑이 가능합니다. 다른 개발에서는 Vestaro 컨소시엄이 고전압 배터리 모듈 하우징용 경량 시트 성형 화합물을 기반으로 하는 새로운 접근 방식을 채택하고 있습니다.

주변 EV 배터리 부품에도 진출하고 있으며 Lanxess가 다시 선두를 달리고 있습니다. 나일론 공급업체에 따르면 PA 6과 PA 66은 매우 유사한 특성을 지닌 소재이지만 서로 경쟁하는 경우가 많습니다. 최근 PA 66의 긴박한 가격 상황과 일시적인 가용성 제한으로 인해 기존 애플리케이션에서도 PA 6으로 교체되었습니다. 그러나 일반적으로 PA 66을 사용하여 개발된 구성 요소의 새로운 개발이 이제 점차 PA 6에서 직접 구현되고 있습니다.

현재 사례 중 하나는 독일 자동차 제조업체가 만든 EV 소형 차량에 사용되는 온보드 배터리 충전기의 커버입니다. 랑세스의 Durethan BKV50H3.0으로 구성되어 있으며, 유리단섬유를 50중량% 함유하여 고강도로 강화하였습니다. 커버와 충전기로 구성된 시스템 제조사는 자동차, 산업, 태양광 전기 및 전기 커넥터 시스템을 공급하는 글로벌 시스템 공급업체인 Leopold Kostal GmbH & Co. KG(독일 Luedenscheid)입니다.

이러한 대규모 적용은 PA 6 화합물이 전기 자동차의 글리콜-물 냉각제를 사용하는 냉각 적용 분야에 사용되기 위해 반드시 가수분해 안정화될 필요는 없다는 사실을 강조합니다. "우리는 미래에 이러한 유형의 폴리아미드 6 제품이 전기 자동차용 커버 및 기타 열 관리 부품의 대량 생산에서 매우 보편화될 것이라고 가정합니다. 이는 특히 냉각 장치의 유체 커넥터 또는 제어 장치와 같은 응용 분야의 경우입니다. "라고 Lanxess의 고성능 소재 사업부 기술 핵심 계정 관리자인 Bernhard Helbich 박사는 설명합니다.

내연 기관 냉각 회로의 플라스틱 부품은 오랫동안 PA 66의 영역이었습니다. 이는 열가소성 수지가 물-글리콜 혼합물과 같은 뜨거운 냉각제에 대한 저항성이 매우 높기 때문입니다. 그러나 순수 전기 파워트레인의 열 관리 요구 사항은 더 낮은 온도로 이동하고 있습니다. 순수 전기차의 경우, 물-글리콜 혼합물에 대한 폴리아미드 6 화합물의 장기간 내열성은 대부분의 부품에 충분하며 경우에 따라 상당히 긴 응력 시간에도 충분합니다. 따라서 커버는 차량 작동 중 최대 85°C의 온도를 아무런 문제 없이 영구적으로 견디며 최대 10bar의 파열 하중을 달성합니다. 샘플에 대한 장기 테스트에서도 물-글리콜 혼합물에 있는 화합물의 기계적 특성이 거의 감소하지 않는 것으로 나타났습니다. 110°C, 1.5bar의 압력에서 1,500시간 동안 보관한 후에도 마찬가지입니다. 결과적으로 이 소재는 전기 자동차의 수냉식 부품에 대한 독일의 주요 자동차 제조업체의 기술적 요구 사항을 충족합니다.

길이가 약 29cm, 너비가 12cm인 커버의 플랜지 길이는 상당합니다. 덮개는 씰과 함께 충전기의 알루미늄 하우징에 나사로 고정되어 있습니다. PA 6 화합물이 보여주는 높은 강도와 ​​강성은 커버가 엄격한 누출 방지 요구 사항을 충족하도록 보장합니다. Helbich는 "이를 위해 Kostal과의 긴밀한 협력을 통해 기계 부품 특성을 최적화했으며 충전 시뮬레이션을 통해 사출 성형 공정에서 수축 및 변형의 최소값을 달성할 수 있는 방법을 결정했습니다."라고 말했습니다.