- 新能源车重视续航里程, 加大使用轻量材料

- 电池包模组: 多采用铝制结构，近来因热失控危险性问题对钢的关注度增加

- 电池包壳体: 随着新能源车生产/销售增加，对成本和轻量化重视度提高

☞  随着复合材料的应用增加，市场需求量也将随之增多

 POSCO 复合材料应用方案

——产品供应范围

▶ 按复合形式区分制造与采购

 ☞ 主机厂&零件厂：复合材料零件的设计，加工/生产，非铁材料的采购 (铝, 树脂等)

POSCO : 复合材料应用方案 + 复合材料用钢材

MM  TF组服务范围

- 复合材料应用方案 : 为提高客户效益的技术性/商业性支援服务

- [非铁组件] : 非铁组件替换成钢材或复合材料化来扩大钢材应用范围

- [复合零件(非铁材料+钢材)] : 通过提供复合零件应用方案开拓新市场

- [复合材料(三明治板, 复合钢板)] : 与复合钢板厂家开展合作开发客户及材料来扩大市场

POSCO 复合材料应用方案

结构设计

▶POSCO电池包骨架中应用复合材料的概念设计及样品检测

1、概念设计

2、仿真分析性能评估

3、样品制作

4、性能检测(3点弯曲测试)

PBP方案

电池包复合材料应用方案及样品

电池包中应用复合材料的方案

> 复合材料 Posco Battery Pack 设计及样品制作

> PBP 骨架 (千兆钢+铝 复合 )

  - 相比全铝，相似重量/性能条件下, 单价降低 20%

   - 相比全钢, 重量降低 10% , 性能提高 20%

   - 复合材料, 钢约占 71% ,  铝约占 29%

柱碰评估

> 比钢(2nd PBP)性能优秀，与Al水平相近

电池包复合材料应用方案样品

铝 VS 钢 VS 复合材料 （电池包重量）

* 以100kwh为基准换算成60kwh进行对比

- 与铝制电池包(85kg)相似重量条件下，可保证同等性能

应用范围

电池包复合材料应用方案及样品

> 采用钢+轻质铝材的复合材料应用设计方案

 ☞ 特点：比单一材料铝材成本低 / 比单一钢材重量轻

> 针对车辆零部件的降本及轻量化目标，提供复合材料应用方案

  - 引擎盖 :  内板（钢） + 外板（铝）  (与韩国整车厂协力先行开发)

  - 电池包 : 钢制外框 +  铝制内芯  (POSCO 概念 PBP 完成)

  - 车顶结构件 :  钢 + 树脂 + 钢  (三明治板开发中)

异种金属点焊

▶ 异种金属点焊

○ 目前对异种金属机械接合技术应用广泛， 但从降低制造成本方面考虑有待开发点焊技术

○ 由于异种金属的不同热/物理特性和金属间高脆性化合物的形成导致的焊接质量下降，导致点焊应用案例少见

  - 通用在量产凯迪拉克 CT6 座椅靠背中，应用了刚性电极焊接异种金属

▶ 电池包复合材料应用方案及样品

○ 通过优化电极形状及焊接通电条件改善焊接强度  

  - 剪切拉伸强度(TSS) : 与自冲铆(SPR)相比，焊接强度在同等及以上水平

  - 十字拉伸强度(CTS): 不同材料组合方式，焊接强度为自冲铆(SPR)的 40~210% 水平→熔焊的极限铝材点焊强度的65%水平以上

  - 点焊+防电化腐蚀的结构胶条连接方式比自冲铆+结构胶连接强度的CTS更高

○ 导出保证异种金属间焊接性能的最优材料及接合类型

  - 不同镀层的异种金属接合特性 : GI(或 EG) > CR > GA 

  - 根据接合类型的特性: 钢/铝/钢 > 铝/钢/钢

▶ 电池包复合材料应用方案及样品

○ 刚性连接部件

   - 部件: 铝/钢 PKG Tray Ass’y

  - 量产应用: 自冲铆(SPR)+结构胶(Adhesive), 点焊(RSW)+结构胶(Adhesive)

  - 刚性评估模式: 弯曲性能, 扭转刚度

  - 两种接合方式的初期斜率趋同，判断在车身结构刚性方面性能类似

  * 随变形量增加斜率产生了差异的原因为，受实际量产中应用的减震垫及制作方法(批量 vs.手工)等影响

  ☞  对于刚性连接部件中可采用点焊(RSW)

耐腐蚀性

▶ 钢铝接合位置电化腐蚀

○ 电化腐蚀: 不同金属间接合处，有一侧金属出现严重腐蚀现象

- 电化腐蚀产生条件:①异种金属、②电气接触、③放置于同一电解液 ，以上条件需同时满足 

▶ 使用PosMAC1.5镀层钢+铝，可减弱钢铝接合处产生的电化腐蚀

○ 钢铝卷边接合部耐腐蚀性测试结果 (12年工况加速模拟腐蚀试验)

- [Steel INR] CR ≫ 镀层 (GI > GA > PosMAC1.5

- [AL OTR] CR接触 ≫ 镀层接触 (GI > GA > PosMAC1.5)，采用PosMAC1.5镀层，可同时降低铁和铝的腐蚀

- PosMAC1.5与GI的耐腐蚀效果，耐腐蚀效果：钢材降低50% , 铝材降低 85%

卷边接合内部腐蚀状态 (75 cycle)]

腐蚀深度检测结果:(中) Steel INR, (右) AL OTR]

▶ 内板(PosMAC1.5) + 外板(铝) 引擎盖部件耐蚀性

- PosMAC1.5-AL, 混动引擎盖零件制作(小型电动车用), 复合材料中应用磷酸盐处理及电泳/中涂/上涂/清漆的全部涂装工艺

- 模拟12年工况加速腐蚀实验后，内/外板卷边处, 复合材料连接处的腐蚀情况：未发生腐蚀

- 涂层划痕处腐蚀情况: PosMAC1.5 内板涂膜未剥离, 铝发生部分丝状腐蚀

☞ PosMAC1.5-AL 复合材料的引擎盖部件，采用合理的涂层工艺和密封剂时，不会出现耐蚀性缺陷