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復(fù)合材料電池外殼成為推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)增長的強(qiáng)勁動(dòng)力

，年復(fù)合增長率45.25%

！

發(fā)布時(shí)間：2024-10-22

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在全球環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)和新能源汽車行業(yè)迅猛發(fā)展的背景下

，電動(dòng)汽車市場迎來了迅猛的增長

。電池殼作為電動(dòng)汽車的關(guān)鍵組成部分

，其材質(zhì)和性能對(duì)電池的安全性

、續(xù)航能力以及整車性能有著直接的影響。復(fù)合材料因其卓越的特性

，在電池殼制造中逐漸受到青睞

，預(yù)示著其將成為電池殼技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵趨勢。

復(fù)合材料電池殼最新數(shù)據(jù)

根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)與預(yù)測

，2023年全球電動(dòng)汽車用復(fù)合材料電池殼的市場銷售額已經(jīng)達(dá)到了1.5424億美元。展望未來

，預(yù)計(jì)到2030年，這一數(shù)字將增長至20.5884億美元

，年復(fù)合增長率（CAGR）將達(dá)到驚人的45.25%（2024-2030年）

。這些數(shù)據(jù)凸顯了該市場在未來數(shù)年內(nèi)的強(qiáng)勁增長潛力和巨大的發(fā)展空間

。

在中國市場

，近年來的變化尤為顯著

，2023年的市場規(guī)模為576.7百萬美元

，占全球市場的37.39%。得益于中國新能源汽車行業(yè)的快速增長以及政府的大力支持

，預(yù)計(jì)到2030年，中國市場的銷售額將達(dá)到968.64百萬美元

，占全球市場的47.05%。中國市場的迅猛發(fā)展不僅為本土企業(yè)帶來了巨大機(jī)遇

，也吸引了全球眾多廠商的目光

，使其成為全球復(fù)合材料電池殼市場的關(guān)鍵增長動(dòng)力

。

從產(chǎn)品類型和技術(shù)角度分析

，片狀模塑料電池殼目前是電動(dòng)汽車復(fù)合材料電池殼的主導(dǎo)產(chǎn)品

。2023年

，這一細(xì)分市場的規(guī)模為777.3百萬美元

，占全球市場的50.40%

。預(yù)計(jì)到2030年，其市場規(guī)模將增長至1019.02百萬美元

，占全球市場的49.49%。片狀模塑料因其優(yōu)異的成型性

、強(qiáng)度和耐腐蝕性

，滿足了電動(dòng)汽車電池殼的多樣化需求，因此在市場中占據(jù)了較大的份額

。

在產(chǎn)品市場應(yīng)用方面，乘用車市場是電動(dòng)汽車復(fù)合材料電池殼的主要應(yīng)用領(lǐng)域

。2023年，該細(xì)分市場的規(guī)模為1275.8百萬美元

，占全球市場的82.72%

。預(yù)計(jì)到2030年

，其市場規(guī)模將達(dá)到1745.81百萬美元

，占全球市場的84.80%。隨著乘用車市場對(duì)電動(dòng)汽車需求的持續(xù)增長

，以及消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車性能和安全性要求的不斷提升，復(fù)合材料電池殼在乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用有望得到更廣泛的拓展和深化

。

主要廠商競爭格局全球范圍內(nèi)，主要的復(fù)合材料電池殼制造商包括SGL Carbon

、Teijin Automotive Technologies

、Hanwha Advanced Materials

、STS Group

、中科天星科技

、Kautex

、海源復(fù)合材料以及TRB Lightweight Structures等。

截至2023年

，這五大領(lǐng)先企業(yè)的市場份額合計(jì)占比高達(dá)73.44%，顯示出市場的集中度相對(duì)較高

，少數(shù)幾家大型企業(yè)在行業(yè)中占據(jù)了顯著的領(lǐng)導(dǎo)地位。然而

，隨著市場的持續(xù)擴(kuò)張

，預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi)行業(yè)競爭將變得更加激烈，尤其是在中國市場

。

各大廠商將在技術(shù)創(chuàng)新

、產(chǎn)品品質(zhì)

、成本管理和市場推廣等方面展開競爭，以爭取更大的市場份額和更高的利潤

。此外，新的企業(yè)也可能加入市場

，進(jìn)一步加劇競爭的激烈程度

。

電池殼體的保護(hù)作用

電池是電動(dòng)汽車最核心的部件之一

，其安全性至關(guān)重要

，無論是面對(duì)高溫

、水浸還是撞擊

，電池的保護(hù)都不容忽視

。電池外殼的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度對(duì)于確保電池安全至關(guān)重要

。國內(nèi)一些創(chuàng)新企業(yè)生產(chǎn)的電池殼體已成為確保安全的關(guān)鍵因素。由于電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件

，研究人員正致力于尋找理想的材料來保護(hù)電池。

電池殼體是電動(dòng)汽車不可或缺的組成部分

，它不僅容納了高壓電池、電子元件

、傳感器和連接器

，還有助于保護(hù)車輛的結(jié)構(gòu)和安全

，防止關(guān)鍵部件受到外部沖擊

、過熱和水浸的影響。

純電動(dòng)汽車的電池殼體通常尺寸較大

，長度約兩米，寬度約一米四

，確保這樣大的產(chǎn)品具有防水和氣密性在技術(shù)上是一個(gè)挑戰(zhàn)。一些國內(nèi)公司在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝上采用了多種防漏技術(shù)

，同時(shí)

，每個(gè)電池盒在出廠前都要經(jīng)過嚴(yán)格的氣密性測試。

電池外殼的主要功能是保護(hù)電池模塊

，它們是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)元件之間的連接點(diǎn)

，因此是電動(dòng)汽車中極為重要的組件

。為了提供有效的保護(hù)

，電池外殼必須足夠堅(jiān)固

，以在發(fā)生事故時(shí)保護(hù)電池模塊不受損害

。內(nèi)置的冷卻系統(tǒng)還能防止電池模塊過熱。此外

，電池外殼必須具有出色的耐腐蝕性，以確保電池能夠長期正常工作

。

值得注意的是，由于電動(dòng)汽車的充電過程通常時(shí)間較短

、電流強(qiáng)度大且使用頻繁

，因此電池外殼材料除了需要良好的絕緣性外

，還應(yīng)具備耐高溫

、耐老化的特性，并在燃燒時(shí)具有無鹵阻燃和低煙密度的特點(diǎn)

。

復(fù)合材料的電池殼領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢

普遍觀點(diǎn)認(rèn)為，如果純電動(dòng)汽車的重量減少10%

，其行駛里程可以相應(yīng)提高約6%。在新能源汽車的“三電”系統(tǒng)中

，電池

、電機(jī)和電控系統(tǒng)大約占整車質(zhì)量的四分之一

。有數(shù)據(jù)表明

，基于傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)的新能源汽車，其質(zhì)量比傳統(tǒng)燃油車增加了超過15%

，因此，輕量化對(duì)于新能源汽車來說是一個(gè)更為緊迫的研究課題。

在動(dòng)力電池系統(tǒng)中

，電池殼的重量占整個(gè)系統(tǒng)的20%到30%，作為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)部件

，它對(duì)電動(dòng)汽車的能耗

、動(dòng)力性能

、制動(dòng)效果

、被動(dòng)安全性以及單次充電后的行駛里程有著顯著影響

。因此

，新能源汽車電池殼的輕量化設(shè)計(jì)尤為重要。

與金屬材料相比

，使用大面積復(fù)合材料制造的電池外殼不僅可以縮短生產(chǎn)周期

，還能有效減輕車輛的整體重量，進(jìn)而提升電動(dòng)汽車的續(xù)航能力

。

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）以其卓越的性能和優(yōu)勢在汽車制造中備受青睞

。以下是其主要特點(diǎn)和優(yōu)勢：

輕量化：CFRP具有出色的比強(qiáng)度和比剛度

，其密度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)金屬如鋁和鋼

。如果電池外殼完全采用CFRP而非鋁材

，車輛重量可減少高達(dá)40%

。

隔熱性能：CFRP不僅輕質(zhì)，還具有優(yōu)異的隔熱性能

，能有效阻止熱量傳遞，從而減少對(duì)額外隔熱系統(tǒng)的依賴

。這有助于進(jìn)一步減輕車輛重量，簡化供應(yīng)鏈和價(jià)值鏈

。相比之下

，金屬電池外殼通常需要額外的隔熱系統(tǒng)來維持電池的工作溫度。降噪和減震：CFRP具有天然的阻尼特性

，能有效降低噪聲

、振動(dòng)和聲振粗糙度（NVH）。這不僅適用于電池外殼

，也適用于車輛的其他部件，使得采用CFRP的車輛在駕駛體驗(yàn)上更加舒適和豪華。

安全性：CFRP的強(qiáng)度和剛度優(yōu)于鋁和鋼

，提供了更好的碰撞安全性。從整體車身結(jié)構(gòu)來看

，CFRP電池外殼可以設(shè)計(jì)成車身的一部分

，既保護(hù)電池

，也保護(hù)乘客

。這種設(shè)計(jì)需要電池外殼供應(yīng)商和底盤設(shè)計(jì)者的緊密合作，但對(duì)提升車輛安全性具有重要意義

。

綜上所述，CFRP在電池外殼和其他汽車部件中的應(yīng)用

，不僅有助于減輕車輛重量

，提高能源效率

，還能提升駕駛舒適性和安全性

。隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，CFRP在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊

。

除了碳纖維復(fù)合材料之外，其他類型的復(fù)合材料

，如玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）和片狀模塑料（SMC），也在電池殼制造中發(fā)揮著重要作用

。GFRP以其較高的強(qiáng)度和剛度以及相對(duì)較低的成本優(yōu)勢

，非常適合那些對(duì)成本有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場合。而SMC則以其出色的成型能力和設(shè)計(jì)靈活性著稱

，能夠滿足制造復(fù)雜形狀電池殼的需求，同時(shí)具備良好的耐腐蝕和絕緣特性

。

近年推出的復(fù)合材料電池解決方案

帝人集團(tuán)旗下的大陸結(jié)構(gòu)塑料公司（CSP）最近推出了一系列創(chuàng)新的復(fù)合材料配方，這些新配方在阻燃性

、熱失控防護(hù)以及揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）排放方面均達(dá)到了電動(dòng)汽車電池外殼的最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)

，同時(shí)還保留了片狀模塑料（SMC）的設(shè)計(jì)靈活性

。這些先進(jìn)的復(fù)合材料包括低VOC配方

、含有氫氧化鋁（ATH）的填充系統(tǒng)

、膨脹系統(tǒng)以及酚醛系統(tǒng)

。

2021年5月

，碳纖維制造商?hào)|麗工業(yè)宣布開發(fā)了一種新技術(shù)，能夠顯著提升碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）的散熱性能

，使其達(dá)到與金屬相當(dāng)?shù)乃健＿@項(xiàng)技術(shù)通過在CFRP內(nèi)部建立熱傳導(dǎo)路徑

，有效散發(fā)熱量

，有助于減緩移動(dòng)設(shè)備中電池的退化

，并提高電子設(shè)備的性能

。

弗勞恩霍夫LBF研究所開發(fā)了一種成本效益高的輕質(zhì)電池殼，用于電動(dòng)汽車

，與鋁制電池殼相比，重量減輕了40%

。盡管使用了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，但由于采用了特別開發(fā)的高效生產(chǎn)流程和應(yīng)力等效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

，成本得以降低。研究團(tuán)隊(duì)利用其專業(yè)知識(shí)

，結(jié)合連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料和高效的發(fā)泡注射成型技術(shù)

，以及CFRTP的創(chuàng)新工藝，制造出了采用三維夾層設(shè)計(jì)的輕量化電池殼

。

贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)的合作伙伴聯(lián)盟，采用玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂片狀模塑料（SMC）

，為電動(dòng)汽車開發(fā)了一種更輕、成本更低的高壓電池外殼概念

。

這一整體電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)旨在為汽車行業(yè)提供一個(gè)更安全

、更節(jié)能的替代方案，以替代金屬或成本較高的碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）

。

巴斯夫與一級(jí)供應(yīng)商L&L Products合作，為福特2022款F-150 Lightning開發(fā)了一種電池保護(hù)解決方案

。該團(tuán)隊(duì)在不犧牲強(qiáng)度的前提下

，減小了電池系統(tǒng)中的橫梁尺寸。這些橫梁是設(shè)計(jì)用來承受高負(fù)載的結(jié)構(gòu)部件

，確保了車輛中電池和乘客的安全

。CCS通過將纖維增強(qiáng)的拉擠復(fù)合材料載體與高度工程化的密封劑和粘合劑結(jié)合，創(chuàng)造出平面輪廓

。這一工藝生產(chǎn)出了由連續(xù)纖維和墊子加固的直線或彎曲的復(fù)合型材。

復(fù)合材料在電池殼領(lǐng)域的展望

復(fù)合材料在電池殼領(lǐng)域的應(yīng)用展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢

，并預(yù)示著巨大的發(fā)展?jié)摿?div id="jfovm50" class="index-wrap">。作為主流選擇

，片狀模塑料（SMC）電池殼在電動(dòng)汽車市場中占據(jù)了顯著的份額

，而乘用車市場則是其最大的應(yīng)用領(lǐng)域。全球主要制造商之間的市場競爭日益加劇

，特別是在中國市場，預(yù)計(jì)未來的競爭將更加激烈

。

市場需求持續(xù)增長

隨著全球電動(dòng)汽車市場的快速擴(kuò)張和對(duì)電池殼性能要求的不斷提升

，復(fù)合材料電池殼的市場需求正持續(xù)增長

。根據(jù)國際能源署（IEA）的《2024年全球電動(dòng)汽車展望》報(bào)告

，全球電動(dòng)汽車市場正在經(jīng)歷強(qiáng)勁的增長勢頭。2023年

，全球電動(dòng)汽車銷量接近1400萬輛

，市場份額達(dá)到18%，較2022年的14%有了顯著增長

。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和政策的大力支持下

，復(fù)合材料電池殼的市場前景顯得尤為廣闊。

技術(shù)創(chuàng)新提升產(chǎn)品性能

為了滿足電動(dòng)汽車對(duì)電池殼更高標(biāo)準(zhǔn)的性能需求

，如更高的強(qiáng)度

、更佳的隔熱效果、更低的噪音和振動(dòng)等

，未來將不斷有新的復(fù)合材料技術(shù)和制造工藝被開發(fā)出來。這包括改進(jìn)復(fù)合材料配方

、優(yōu)化纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)

、開發(fā)新型成型工藝等，以提高復(fù)合材料電池殼的性能和質(zhì)量

。隨著智能化技術(shù)的進(jìn)步

，未來的復(fù)合材料電池殼可能會(huì)集成更多智能功能，如傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)

，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警。

應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展

復(fù)合材料電池殼的應(yīng)用不僅限于電動(dòng)汽車領(lǐng)域

，它在電動(dòng)自行車

、電動(dòng)摩托車、儲(chǔ)能設(shè)備等領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力

。隨著復(fù)合材料技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，其應(yīng)用范圍有望進(jìn)一步擴(kuò)大

，為更多行業(yè)提供高性能的電池殼解決方案

。

行業(yè)競爭促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

市場競爭的加劇將推動(dòng)各廠商加大技術(shù)研發(fā)投入

，提升產(chǎn)品質(zhì)量和性能

，降低成本，以在競爭中獲得優(yōu)勢

。新廠商的加入可能會(huì)帶來新技術(shù)和新理念，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)

。在這一過程中

，技術(shù)落后

、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的廠商可能會(huì)被淘汰，而擁有核心技術(shù)和競爭優(yōu)勢的廠商將不斷壯大

，行業(yè)的集中度可能會(huì)進(jìn)一步提高

。（來源：新材料科技）

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