减重减碳，巴斯夫、丰田合成及西格里把车用低碳材料玩出新花样

减重减碳，是当前汽车行业迈向循环经济的关键措施。目前，材料供应商正加速研发低碳材料解决方案，以帮助汽车实现减碳降排。

缩小电池横梁尺寸

巴斯夫和一级供应商 L&L Products 为福特2022 F-150 Lightning 开发了电池保护解决方案。该团队在不影响强度的情况下减小了电池系统中的横梁尺寸。横梁是设计用于承受高负载的结构部分，可确保电池和乘员在车辆中的安全。

福特2022 F-150 Lightning 。（图片来自福特）

“我们使用 L&L Products 的连续复合材料系统 (CCS) 和巴斯夫的 Elastocoat 74850 聚氨酯拉挤成型系统的解决方案，无需对横梁进行大量重新设计，同时为轻质结构提供强度、刚度。”巴斯夫公司高性能材料底盘市场部经理 Chris Korson说。

CCS 将纤维增强拉挤复合材料载体与高度工程化的密封剂和粘合剂组合成平面轮廓。这个过程产生了用连续纤维和垫子加固的直线或弯曲的复合型材。

在不影响其强度的情况下，减小了电池系统横梁的尺寸。（图片来自巴斯夫）

“这项创新还实现了 CCS 的三个第一：第一个开发的封闭截面管状 CCS 零件、第一个 CCS 白车身应用以及 CCS 在电动汽车中的首次使用，” L&L Products产品工程经理 Hank Richardson 说。

该横梁也是巴斯夫 Elastocoat 74850 聚氨酯拉挤系统在 E-Coat 工艺之前实施的第一个应用。此外，团队还使用巴斯夫专有的 CAE 建模软件 Ultrasim 开发了一种新的计算机模拟方法，以显示拉挤结构的行为并准确捕捉复合材料失效后的额外载荷。

加入20%CNF的增强聚丙烯

丰田合成公司（Toyoda Gosei）近期开发了一种纤维素纳米纤维（cellulose nanofiber，简称CNF）增强塑料，以减少汽车零部件从原材料采购、生产到回收处理的整个生命周期中的二氧化碳排放。

丰田合成研发的含有20%CNF增强聚丙烯

采用该材料制成的车用储物箱（左）和前立柱装饰（右）

据介绍，纤维素纳米纤维的重量仅为钢铁的五分之一，强度却是钢铁的五倍。当作它作为塑料或橡胶中的增强材料时，产品可以做得更薄、泡沫成型变得更容易，这可以减轻重量并有助于减少车辆行驶过程中的二氧化碳排放。其次，当车辆报废后，纤维素纳米纤维增强塑料可进行回收处理，在加热和熔化的过程中，其强度的损耗非常小，这使得它在汽车零部件的回收应用中成为可能，此外，即使纤维素纳米纤维被焚化，其排放的二氧化钛也是植物在生长过程中吸收的二氧化碳，不会额外增加二氧化碳。

丰田合成表示，其新开发的纤维素纳米纤维增强塑料主要是在汽车内外饰部件的通用塑料聚丙烯中加入20%的纤维素纳米纤维而成。在实际应用中，该增强塑料面临抗冲击性下降的挑战。丰田合成借助其材料混合设计和捏合技术（kneading）克服了这一问题，将抗冲击性提高到适合汽车零部件的水平。公司表示将继续与CNF材料制造商合作以降低成本。

可将电池壳减重50%的碳纤维

石墨和碳纤维复合材料供应商西格里（SGL Carbon）将在2022年5月份巴黎JEC复合材料展览会上展示其针对电动汽车电池盒的复合材料解决方案。据介绍，西格里正改善轻质结构的碳纤维在生产过程中的堆栈自动化，减少材料浪费来节约资源，减少碳纤维的碳排放。

采用西格里碳纤维复合材料制成的电池外壳。（图片来自西格里）

据了解，采用西格里碳纤维复合材料制成的电池外壳，可比响应的钢材外壳减轻50%的重量，它在耐火性、刚性、声学以及热屏蔽、电磁屏蔽方面的性能均能满足汽车相应的要求。借助碳纤维复合材料，传感器可集成用于检测电动汽车底部的损坏情况。