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May 30, 2023

複合材料がEVのバッテリーを軽量化

Stephen Moore 15 maggio 2023 I veicoli elettrici (EV) generano elettricità in modo molto diverso

スティーブン・ムーア 2023 年 5 月 15 日

電気自動車 (EV) は、内燃機関 (ICE) 車とは非常に異なる材料需要を生成します。 サプライチェーンの混乱が続いており、バッテリー技術が急速に進化しているため、今後数年間に需要が見込まれる材料は大きく変化するでしょう。 IDTechExは、2021年から2033年までの27の異なる材料の需要を決定するために、バッテリーの化学、エネルギー密度、設計の進化を深く掘り下げたレポート「電気自動車バッテリーセルおよびパック2023～2033年の材料」を発表した。電気自動車、バス、トラック、バン、二輪車、三輪車、マイクロカーなどの市場。

エネルギー密度の増加と車両あたりの材料使用量の減少傾向にもかかわらず、急速に成長するEV市場のおかげで、EVバッテリー材料の需要は12倍以上に成長すると予測されており、市場価値は2022年までに26%の年平均成長率を示します。そして2033年。

バッテリーセルのエネルギー密度を高めることは非常に重要ですが、バッテリーパック全体の構造もバッテリーエネルギー密度を向上させるための大きな手段となります。 軽量化の鍵となるのは、従来のアルミニウムやスチールではなく複合材やポリマーを採用することです。

現在、バッテリー構造の多くはアルミニウムで製造されていますが、多くの設計では、重量を軽減し、より複雑な形状を形成するために複合筐体の蓋が採用されています。 利用可能な材料の利点を組み合わせるために、複数の材料を使用したバッテリー エンクロージャが推進されています。 複合材またはポリマー製エンクロージャの主な考慮事項は、電磁干渉 (EMI) シールドと防火です。 これは後で追加することも、マテリアル自体に統合することもできます。

熱管理はセルを最適な動作温度に保つために重要であり、コールド プレートや冷却ホースなどのコンポーネントが必要です。 サーマルインターフェース材料は、セルと冷却構造の間の熱伝達を助けるために必要です。 熱暴走がセル間およびバッテリーパックの外側に伝播するのを防ぐには、受動的防火材料が必要です。 これらの熱管理材料とコンポーネントの統合方法は、特にセルからパックまでの設計の採用により簡素化されてきていますが、需要の増加に伴い重要な動作コンポーネントとして残り続けるでしょう。 ポリアミドなどのプラスチックは、これらの冷却システムで重要な役割を果たしています。

業界はまた、電池の梱包に使用する材料の量を徐々に減らし、電池が占めるパックの重量と体積の比率を高めています。 この点での大きな変化は、セル・ツー・パック設計の採用であり、すべてのセルを直接一緒にパッケージ化するためにモジュール設計が削除されます。 これにより材料が減少するにもかかわらず、EV市場の急速な成長は、バッテリーパックに使用される多くの材料の需要が増加することを意味します。

IDTechEx レポートは、アルミニウム、スチール、銅、リチウム、コバルト、ニッケル、マンガン、電解質、鉄、リン、バ​​インダー、ケーシング、カーボン ブラック、シリコン、セパレーター、カーボン ナノチューブ、カーボンファイバーなど、セルとパックに使用される材料を予測しています。強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、サーマルインターフェース材料、防火材料、電気絶縁体、コールドプレート、および冷却剤ホース。

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