Fraunhofer LBF研发相变材料及“三明治”结构 提升电池外壳强度及隔热性能

据外媒报道，欧盟能源管理及使用优化项目（Optimized Energy Management and Use，OPTEMUS）旨在降低能耗并通过车辆空间优化方式，兼顾车内空间、成本及复杂性要求，旨在解决因电池容量有限而导致的电动车续航里程数受限问题。

OPTEMUS旨在研发众多创新型核心技术（综合热管理系统方案，由紧凑型制冷装置及紧凑型空调暖通装置、电池外壳、绝缘件构成，该方案可被用作蓄热、储能设备、热能管理控制单元、再生减震器构成）及互补性技术（complementary technologies）及智能控制（生态驾驶、环保路线策略、预见性座舱预调策略、最低能耗、电动管理策略）。

OPTEMUS项目涉及了一款带蓄热功能的动力电池，弗劳恩霍夫协会（Fraunhofer LBF）结构耐用性及系统可靠性研究所曾参与该产品的设计。

该款由Fraunhofer LBF研发的相变复合材料系统（phase change material composite system）可被用于预调温度敏感型电芯，适用于严寒气候，采用绝热罩后可确保其在最佳的工作温度下运行，从而延长电池的使用寿命。值得一提的是，该设计省去了主动温控。

反之，该设计还能规避电池的不必要散热（unwanted heat）在短期内呈现上升态势，例如：电池快充的时候。

为确保相变复合材料的热解耦（thermally decouple），避免对环境造成及便于进程控制，Fraunhofer LBF科研人员采用了新方法来制作绝热、高强度电池外罩。

该部件基于泡沫塑料注塑一体式聚合物泡沫（SABIC PP15T1020）打造，采用混合生产工艺后，可与高强度热塑料纤维塑料复合材料（TP-FKV）相融合，该泡沫提升了材料的绝热性能。

为调查并评估不同类型的聚合物泡沫及泡沫孔结构（foam morphologies），从而提升隔热能力，研究人员设计一种基于计算机断层扫描3D图像技术的空洞分析法。

由于聚合物泡沫的强度和硬度低，研究人员在材料上涂覆了TP-FKV，确保其能安全地承载电池的工作载荷。为此，LBF科研人员制作了一款厚度为0.25毫米的薄单向性胶带（unidirectional tapes）（UDMAX from SABIC），在注入一体化泡沫前，利用混合制造工艺，对其三维进行调整，然后将其用作核心层，介于两个层压层（laminate cover layers）之间。

该三明治结构具有以下优点：轻量化潜力大、弯曲性能高、耐冲击性强。此外，该材料还对表面起到了防护作用，防止外部物质的侵入，在电池组应用中发挥了重要作用。

上述两款材料及结构理念均可被用于大规模生产中。