La plastica costituisce la propria custodia negli alloggiamenti delle batterie

Jun 20, 2023

Stephen Moore | 02 luglio 2022

Man mano che la produzione di veicoli elettrici (EV) aumenta e lo sviluppo di infrastrutture di ricarica rende più fattibili i viaggi più lunghi, spetta alle case automobilistiche l’onere di ridurre ulteriormente la massa del veicolo. Una delle applicazioni ancora relativamente non sfruttate è l’alloggiamento della batteria. Diverse alleanze e singole aziende sono in lizza per sviluppare soluzioni commerciali.

Lanxess e Kautex Textron, ad esempio, stanno sperimentando resine termoplastiche dirette a fibra lunga (D-LFT) e poliammide 6 (PA 6) in uno studio di fattibilità. Aimplas, nel frattempo, sta sviluppando involucri strutturali sostenibili per batterie per veicoli leggeri basati su compositi termoplastici a fibra lunga riutilizzabili e riciclabili. I pacchi batteria scarichi potranno essere sostituiti a caldo. In altri sviluppi, il Consorzio Vestaro sta adottando un nuovo approccio basato su composti leggeri per lo stampaggio di fogli per alloggiamenti di moduli batteria ad alta tensione.

Si stanno facendo passi avanti anche nei componenti periferici delle batterie dei veicoli elettrici, con Lanxess ancora in primo piano. Secondo il fornitore di nylon PA 6 e PA 66 sono materiali con proprietà molto simili, ma spesso in concorrenza tra loro. Recentemente, la situazione tesa dei prezzi del PA 66 e la sua disponibilità temporaneamente limitata hanno portato alla sua sostituzione con PA 6 anche nelle applicazioni tradizionali. Tuttavia, i nuovi sviluppi nei componenti che tipicamente venivano realizzati in PA 66 vengono ora sempre più implementati direttamente in PA 6.

Un esempio attuale è la copertura di un caricabatteria di bordo utilizzato in un veicolo elettrico compatto prodotto da una casa automobilistica tedesca. È composto da Durethan BKV50H3.0 di Lanxess, altamente rinforzato con il 50% in peso di fibre di vetro corte. Il produttore del sistema composto da copertura e caricabatterie è Leopold Kostal GmbH & Co. KG (Luedenscheid, Germania), un fornitore globale di sistemi elettrici automobilistici, industriali e solari, nonché di sistemi di connettori elettrici.

Questa applicazione su larga scala sottolinea il fatto che i composti PA 6 non devono necessariamente essere stabilizzati mediante idrolisi per essere utilizzati in applicazioni di raffreddamento con liquidi di raffreddamento ad acqua glicolata nei veicoli elettrici. "Partiamo dal presupposto che in futuro prodotti di questo tipo in poliammide 6 diventeranno molto comuni nella produzione in serie di coperture e altri componenti di gestione termica per veicoli elettrici. Ciò è particolarmente vero per applicazioni come connettori di fluidi o unità di controllo nei sistemi di raffreddamento sistema", spiega il Dr. Bernhard Helbich, Technical Key Account Manager presso la business unit High Performance Materials di Lanxess.

I componenti in plastica nel circuito di raffreddamento dei motori a combustione sono da tempo dominio della PA 66. Questo perché il materiale termoplastico è altamente resistente ai liquidi refrigeranti caldi come le miscele acqua-glicole. Tuttavia, i requisiti nella gestione termica dei propulsori puramente elettrici si stanno spostando verso temperature più basse. Nei veicoli completamente elettrici la resistenza termica a lungo termine dei composti di poliammide 6 alle miscele di acqua e glicole è sufficiente per la maggior parte dei componenti, anche per tempi di sollecitazione significativamente più lunghi in alcuni casi. In questo modo la copertura resiste permanentemente senza problemi a temperature fino a 85°C durante il funzionamento del veicolo e raggiunge carichi di scoppio fino a 10 bar. Test a lungo termine su campioni hanno inoltre rivelato che le proprietà meccaniche del composto nelle miscele acqua-glicole difficilmente diminuiscono. anche dopo 1.500 ore di stoccaggio a 110°C e pressione di 1,5 bar. Di conseguenza, il materiale soddisfa i requisiti tecnici di un importante produttore automobilistico tedesco per i componenti raffreddati ad acqua dei veicoli elettrici.

Con una lunghezza di circa 29 cm e una larghezza di 12 cm, la copertura ha una notevole lunghezza della flangia. Il coperchio, insieme ad una guarnizione, è avvitato all'alloggiamento in alluminio del caricabatterie. L'elevata resistenza e rigidità dimostrate dal composto PA 6 garantiscono che la copertura soddisfi i severi requisiti di tenuta. Helbich commenta: "A tal fine abbiamo ottimizzato le proprietà meccaniche dei componenti in stretta collaborazione con Kostal e, simulando il riempimento, abbiamo determinato come si possono ottenere valori minimi di ritiro e deformazione durante il processo di stampaggio a iniezione."