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May 26, 2023

Grands boîtiers de batterie en série plastique

Les plastiques techniques tels que le polyamide 6 offrent de nombreux avantages pour la conception de boîtiers de batteries pour véhicules électriques – en termes de durabilité, de coûts de fabrication, d'économies de poids et

Les plastiques techniques tels que le polyamide 6 offrent de nombreux avantages pour la conception de boîtiers de batteries pour véhicules électriques – en termes de durabilité, de coûts de fabrication, de gain de poids et d'intégration fonctionnelle économique, par exemple. Cependant, des doutes subsistaient auparavant quant à la capacité de ces composants volumineux et complexes de répondre également aux exigences très élevées en matière de résistance mécanique et de propriétés ignifuges. C'est exactement ce que Kautex Textron et LANXESS ont réalisé à l'aide d'un démonstrateur technologique développé conjointement en polyamide 6. LANXESS était responsable du développement du matériau et Kautex Textron de l'ingénierie, de la conception et du processus de fabrication du démonstrateur.

« Le démonstrateur quasi-série passe avec succès tous les tests mécaniques et thermiques pertinents pour de tels boîtiers. Par ailleurs, des solutions pour la gestion thermique et l'étanchéité de l'enceinte par exemple ont été développées. Tout cela a prouvé la faisabilité technique de ces composants de sécurité, qui sont complexes et soumis à des niveaux de contraintes élevés », explique le Dr Christopher Hoefs, chef de projet e-Powertrain chez LANXESS. À l'heure actuelle, un prototype d'enceinte est testé sur route dans un véhicule d'essai pour vérifier son aptitude à un usage quotidien. « Nous abordons actuellement conjointement les premiers projets de développement de production en série avec des constructeurs automobiles afin de mettre en œuvre la nouvelle technologie dans la production en série », explique Felix Haas, directeur du développement de produits chez Kautex Textron.

« Les calculs ont révélé que l'empreinte carbone du boîtier en plastique est plus de 40 % inférieure à celle d'un boîtier en aluminium. La consommation d'énergie inférieure dans la production du polyamide 6 par rapport au métal ainsi que d'autres facteurs, tels que l'omission de la longue peinture par immersion cathodique pour éviter la corrosion là où l'acier est utilisé, contribuent à minimiser l'empreinte carbone », explique Hoefs. La conception des composants thermoplastiques facilite également le recyclage du boîtier par rapport aux matériaux thermodurcis tels que les composés de moulage en feuille (SMC), par exemple.

Les tests du démonstrateur technologique ont été réalisés conformément aux normes internationalement reconnues pour les véhicules électriques alimentés par batterie, telles que ECE R100 de la Commission économique pour l'Europe ou la norme chinoise GB 38031. Le boîtier tout en plastique de grand format, qui mesure environ 1 400 millimètres en longueur et en largeur, a démontré ses performances dans tous les tests pertinents. Il répond par exemple aux exigences du test de choc mécanique, qui permet d'examiner le comportement du composant en cas de chocs violents, et du test d'écrasement, que les développeurs utilisent pour examiner la résistance du boîtier de batterie en cas de choc. déformation lente. Les résultats des tests de chute et de vibration se sont également révélés positifs, tout comme ceux du test d'impact sur le fond. Ce test examine la stabilité des batteries, qui sont pour la plupart logées dans le plancher du véhicule, en cas de contact avec le sol de la structure du véhicule ou d'impacts de pierres importantes. «Tous les résultats des tests corroborent les simulations et calculs précédents. Une défaillance critique du boîtier en plastique ne se serait produite dans aucun des cas de charge », explique Haas. Le démonstrateur a également prouvé sa résistance aux sources d'incendie externes sous le véhicule conformément à la norme ECE R100 (incendie externe).

Le démonstrateur a été développé sur la base du boîtier de batterie en aluminium d'un véhicule électrique de taille moyenne et conçu pour une production de masse. Il est fabriqué selon un processus de moulage par compression en une seule étape avec un composé de moulage à base du composé polyamide 6 Durethan B24CMH2.0 de LANXESS et ne nécessite aucune retouche supplémentaire. Les zones concernées par les collisions sont spécialement renforcées avec des flans placés localement en composite Tepex dynalite 102-RGUD600, renforcé de fibres continues, à base de polyamide 6. Par rapport à une conception en aluminium, on obtient un gain de poids d'environ 10 pour cent, ce qui est avantageux pour l'autonomie et donc pour l'empreinte carbone du véhicule. L'intégration de fonctions – telles que les fixations, les nervures de renforcement et les composants pour la gestion thermique – réduit considérablement le nombre de composants individuels par rapport à la conception métallique, ce qui simplifie l'assemblage et les efforts logistiques et réduit les coûts de fabrication.