輕量化——新能源汽車電池托盤新工藝鎂合金應用的前景

在碳中和背景下，新能源汽車發展趨勢較為明確。電池模塊是汽車的核心組成部分，而電池托盤作為整個電池模塊的支撐，也經歷了從材料到工藝的創新發展，具有多種功能性系統融合的，可靠性更高、功能更豐富的電池托盤將是未來的發展方向。

近年來,汽車行業發展較快,已經一躍成為我國經濟的支柱產業，汽車已成了人們出行必不可少的工具。但汽車的日益增多也帶來了能源浪費、環境污染等問題,人們呼吁節能減排、輕量化、綠色可持續發展的聲音愈加強烈。

新能源汽車三電系統由于新能源汽車電池箱工況環境惡劣,會受高低溫變化、撞擊、水等影響,因而對電池系統結構要求較高。特別是電池托盤，它長時間地承受著蓄電池的重量，并受到運行中的加減速變化、轉向、顛簸撞擊、高低溫變化等影響,而且它位于汽車的前艙里的前縱梁位置,易接觸到水、機油等液體,易腐蝕,因而電池托盤需具備高強度、耐腐蝕等性能。

新能源汽車動力電池盒分為托盤和上蓋。電池托盤，主要用于承載電池模塊，一般采用金屬制作，上蓋主要起密封、保護作用，可采用金屬或是復合材料制作，相對于托盤來說更輕薄。動力電池盒的主要作用是承載電池模塊，起到密封保護作用，對電池包的正常工作至關重要。

鋼制電池托盤

其中傳統的電池托盤多采用鋼材制成，其結構穩固、強度高，目前鋼制電池托盤，主要采用的材料為高強鋼，其具有價格經濟，有優良的加工及焊接性能，獲得許多公司的青睞，在實際路況中由于電池托盤受到不同工況的影響，如易受到碎石的沖擊等，而鋼托盤因為有良好的抗石頭沖擊的能力。

但在輕量化方面存在局限，鋼材的重量較大，不利于提升整車的能效表現：第一：其重量較大；第二：鋼制電池托盤的耐腐蝕性能較差；第三：鋼制電池托盤由于其剛性較差。

鑄鋁電池托盤

鑄鋁電池托盤，采用整體一次成型，其具有靈活的設計樣式，托盤成型后不需要進行進一步的焊接工序，因此其綜合力學性能較高；由于采用了鋁合金材料，因此其重量也進一步降低，這種結構電池托盤常用于小能量電池包中。

電池包結構示意圖

擠壓鋁合金電池托盤具有高剛性、抗震動、擠壓及沖擊等性能，其具有設計靈活、加工方便、易于修改等優點。但是制造工席并比較多，焊接工藝復雜、焊接變形，接密封不嚴。鋁型材焊接電池托盤是目前主流的電池托盤設計方案，通過型材的拼接及加工來滿足不同的需求。

鑄鋁托盤將原本需要鉚接、沖壓、焊接復雜工藝化繁為簡，減少了加工工藝，減低了零件重量，實現了成本降低，提升產品競爭力。

鎂合金托盤

采用更輕盈、更具性價比的新型材料，是實現電池箱體輕量化的重要措施。就目前的技術發展來看，鋁合金、鎂合金、碳纖維及工程塑料等新材料在電池箱上的應用將成為大勢所趨。而其中，鎂合金是最輕的工程結構材料，要比鋁合金還要輕30%，是實現電池箱體輕量化的重要利器。

鎂合金密度比鋁合金小33%，比鋼小77%;在同等剛性條件下，1磅鎂的堅固程度等于1.8磅為鋁和2.1磅的鋼。鎂合金應用在電動汽車動力蓄電池箱上，從一款商務車原車鋁合金電池箱原重54 kg，采用鎂合金整體箱重量只有23kg，減輕了57%；輕量化效果非常顯著。

鎂加工企業深化與下游企業合作，鎂電池包結構件需求有望放量。鎂合金托盤多采用壓鑄或擠壓成型工藝，其加工難度相對較高，但成品具有較高的精度和穩定性且鎂合金具有極高的輕量化效果，能夠顯著提升新能源汽車的能效表現。但鎂合金的耐腐蝕性較差，需要進行特殊的表面處理以提高其耐久性。此外，鎂合金的鑄造工藝和成本相對較高。

面對新能源汽車市場的激烈競爭，實現電池托盤的減重和降本增效成為行業發展的重要方向。