随着新能源汽车(NEV)的快速发展,电池组安全性已成为行业关注焦点。作为电池组内部结构的关键组件,隔膜发挥着不可或缺的作用。凭借其独特的综合性能,玻璃纤维增强塑料正日益成为传统金属或塑料隔膜的理想替代品。
一、核心功能与优势
在电池组内部,FRP隔膜主要承担单体电池或电池组件的隔离与固定功能,其核心优势包括:
1. 电气绝缘
功能:这是隔膜最基础且关键的作用。必须有效隔离相邻电池或组件的正负极,防止短路引发热失控等严重安全事故。
优势:FRP作为卓越绝缘体,其绝缘性能远超金属材料。可直接充当绝缘屏障,简化电池组结构设计。 2. 机械强度与刚度
功能:隔板需支撑并固定重型电池组,同时承受车辆振动、冲击及电池膨胀产生的压缩力。
优势:FRP具备极高的比强度(强度与重量比),甚至超越钢铁。它在保持轻量化特性的同时,提供卓越的支撑性和抗变形能力,有效保障电池结构完整性。
3. 轻量化
功能:新能源汽车追求极致减重以延长续航里程。
优势:FRP密度约为1.8-2.0 g/cm³,远低于钢材(7.8 g/cm³)和铝合金(2.7 g/cm³)。采用FRP隔膜可显著降低电池组及整车重量。
4. 耐腐蚀性与耐化学性
功能:电池组内部环境复杂,可能涉及电解液泄漏、高温及潮湿等情况。隔膜必须抵御这些化学物质的腐蚀,确保长期稳定运行。 优势:FRP对大多数酸、碱和盐溶液具有优异的耐腐蚀性。与金属不同,它不会因电解质而生锈或腐蚀,从而延长电池组的整体使用寿命并提高可靠性。
5. 热稳定性与阻燃性
功能:当电池内部发生极端热失控时,隔膜必须在规定时间内保持结构完整性,延缓火势与热量的蔓延,为乘员争取关键逃生时间。
优势:通过选用适宜树脂体系(如酚醛树脂、环氧树脂)并添加阻燃剂,FRP可实现卓越的阻燃性能与高温稳定性,其闪点显著高于传统塑料材料。 II. 主要材料与成型工艺
1. 材料选择
树脂基体:
环氧树脂:应用最广泛。具备卓越的机械性能、电绝缘性和粘合性。通过添加阻燃剂(如溴系、磷系阻燃剂)可达到UL94 V-0级阻燃标准。
酚醛树脂:具备卓越的阻燃性与耐高温性,燃烧时烟雾排放量低。但因成型工艺复杂且成本较高,主要适用于安全要求严苛的高端车辆。
不饱和聚酯树脂(UPR):成本较低,但机械性能和耐腐蚀性略逊于环氧树脂。适用于成本敏感型低端市场。
增强材料:
玻璃纤维布:如无碱玻璃纤维网格布,作为主要增强材料提供板材强度与刚度。
玻璃纤维毡:如短切毡,常用于手工铺层工艺,可有效填充模具并增加板材厚度。
2. 成型工艺
SMC/BMC成型(片状/块状模塑化合物):当前最主流工艺。将玻璃纤维与树脂、填料、固化剂等混合制成片状或块状模塑化合物,经高温高压在模具中压制成型。
