根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的說(shuō)法，2020年銷售的電動(dòng)汽車（EVs）大約有300萬(wàn)輛，而Canalys.com于2021年8月發(fā)布的一份報(bào)告指出，2021年上半年銷往世界各地的電動(dòng)汽車（EVs）約有260萬(wàn)輛，達(dá)到了2020年上半年銷量的160% 以上。
2021年上半年，在中國(guó)和歐洲銷售的所有汽車中，電動(dòng)汽車分別占12%和15%的比重，而同期在美國(guó)銷售的新車中，電動(dòng)汽車僅占3%。
國(guó)際能源署（IEA）于2021年4月發(fā)布的報(bào)告稱，到2030年，運(yùn)行在道路上的電動(dòng)汽車、公共汽車、廂式貨車和重型貨車的數(shù)量預(yù)計(jì)將達(dá)到1.45億輛。2020年7月公布的數(shù)據(jù)顯示，主流汽車制造商的目標(biāo)是：到2025年，沃爾沃銷售的車輛中，將有50%是電動(dòng)汽車；到2030年，戴姆勒銷售的車輛中，將有50%是電動(dòng)汽車；到2030年，大眾銷售的車輛中，將有40%是電動(dòng)汽車。
電池盒
TRB Lightweight Structures公司制造的CFRP電池盒
通過減輕電池盒的重量，復(fù)合材料有助于抵消沉重的電池重量。一個(gè)例子是由英國(guó)TRB Lightweight Structures公司（以下簡(jiǎn)稱TRB）為電動(dòng)公交車開發(fā)的CFRP電池盒，這些電動(dòng)公交車每輛都配有6個(gè)74kW的電池，含電池盒在內(nèi)的每個(gè)電池的重量是550kg。然而，為滿足整體重量要求，電池盒只有15kg，這與之前64kg的鋁電池盒相比，重量顯著降低。
為了滿足其他方面的要求，包括在美國(guó)制造以及年產(chǎn)量達(dá)到 4萬(wàn)件，TRB與豐田通商美國(guó)公司合資，在美國(guó)肯塔基州里士滿建造了一個(gè)專門的生產(chǎn)工廠，該工廠采用高面重的碳纖維織物制造2m×1m大小的電池盒。在該工廠內(nèi)部，首先采用一種2min固化的環(huán)氧樹脂對(duì)織物進(jìn)行預(yù)浸，然后立即切割預(yù)浸料，并利用拾取-放置機(jī)器人將切好的預(yù)浸料自動(dòng)放入匹配的金屬模具中，進(jìn)行快速的模壓固化（FPC）加工，循環(huán)時(shí)間是11 min。
成型好的部件由機(jī)器人操作進(jìn)行后續(xù)的加工和組裝，包括修邊、粘接嵌件和放置墊圈。該部件的設(shè)計(jì)還包括在下殼體上增加額外的層，以用于隔熱、電絕緣和電磁屏蔽。該項(xiàng)目計(jì)劃于2021年全面投產(chǎn)，同時(shí)，TRB 還在與其他潛在客戶討論更多的中、高產(chǎn)量的電池盒生產(chǎn)項(xiàng)目。
德國(guó)西格里碳纖維（SGL Carbon）也于2021年啟動(dòng)了一項(xiàng)生產(chǎn)，主要為一家北美的汽車制造商生產(chǎn)碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料的電池殼上、下層鋪層材料。這項(xiàng)高產(chǎn)量的應(yīng)用是一款電動(dòng)汽車底盤的關(guān)鍵部分，滿足嚴(yán)格的減重、剛性、碰撞保護(hù)、熱管理以及防火、防水和防氣要求。
這份合同是在2019年宣布了西格里碳纖維（SGL Carbon）為中國(guó)的汽車制造商蔚來(lái)成功地生產(chǎn)出復(fù)合材料電池殼原型之后簽署的。西格里碳纖維（SGL Carbon）表示，與這家制造商可能有更多的訂單，甚至更大的訂量。
與此同時(shí)，西格里碳纖維（SGL Carbon）還從一家歐洲的跑車制造商那里獲得了一份計(jì)劃于2020年中期開始的小批量供貨合同，批量生產(chǎn)復(fù)合材料電池殼的底層材料。
另一家供應(yīng)電池盒的公司是英國(guó)的SHD Composites公司，其預(yù)浸料采用了符合酚醛性能的生物基聚糠醇（PFA）熱固性樹脂。其PS200 預(yù)浸料滿足了歐洲航空安全局（EASA）規(guī)定的飛機(jī)蓄電池防火要求，并已為通用的航空飛機(jī)制造商所采納。模擬電池著火測(cè)試顯示，當(dāng)內(nèi)部溫度達(dá)到1100℃時(shí)，外部溫度從未超過250℃，電池盒從未燒毀或分解。
英國(guó)Composites Evolution公司也提供生物基聚糠醇（PFA）的預(yù)浸料，采用的增強(qiáng)材料包括亞麻纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維或碳纖維，且已通過了飛機(jī)和鐵路部門要求的火焰、煙霧和毒性（FST）測(cè)試。
日本帝人集團(tuán)旗下子公司大陸結(jié)構(gòu)塑料（CPS）自2012年首次開始為雪佛蘭Spark提供上下電池殼以來(lái)，近10年中，該公司一直在提供模壓成型的復(fù)合材料電動(dòng)汽車電池殼。此后，該公司的電池盒蓋越來(lái)越受歡迎，目前制造的電池盒蓋尺寸可以達(dá)到1.5m×2m或者更大。
2020年12月，大陸結(jié)構(gòu)塑料（CSP）與帝人展示了一款全尺寸的多材料電動(dòng)汽車電池盒示范件，它至少包括3個(gè)結(jié)構(gòu)組件：相對(duì)較薄的復(fù)合材料上蓋、較厚的且更加結(jié)構(gòu)化的復(fù)合材料底盤，以及一個(gè)金屬的梯形框架，以為電池盒內(nèi)部的電池提供額外的支撐。
大陸結(jié)構(gòu)塑料（CSP）還開發(fā)了一種吸能泡沫結(jié)構(gòu)的內(nèi)部框架，可以用于更高的碰撞保護(hù)。上蓋和底盤經(jīng)模壓成型，并可以采用大陸結(jié)構(gòu)塑料開發(fā)的各種防火方案。據(jù)說(shuō)，這種多材料的電池盒要比鋼制電池盒輕15%，比鋁電池盒的耐熱性更好。
目前，大陸結(jié)構(gòu)塑料（CSP）已在美國(guó)和中國(guó)開發(fā)生產(chǎn)了34 種電池盒蓋。
大陸結(jié)構(gòu)塑料（CSP）自2012年以來(lái)就一直在設(shè)計(jì)和制造復(fù)合材料的電池殼，最近，該公司已擴(kuò)大了其產(chǎn)品組合，涵蓋了完整的電池盒（圖片來(lái)自CSP）
與此同時(shí)，美國(guó)IDI復(fù)合材料國(guó)際公司針對(duì)電動(dòng)汽車（EV）和新能源汽車（NEV）市場(chǎng)而推出了新的纖維增強(qiáng)與樹脂組合材料Flamevex，它專為生產(chǎn)電池盒系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。
采用IDI復(fù)合材料國(guó)際公司的Flamevex 材料制成的電動(dòng)汽車電池盒（圖片來(lái)自IDI復(fù)合材料國(guó)際公司）
為生產(chǎn)電池盒而新開發(fā)的復(fù)合材料
2021年5月，碳纖維制造商日本東麗工業(yè)公司宣布，其開發(fā)出一種高熱導(dǎo)率技術(shù)，可使碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）的散熱性能提高到金屬的水平。將這項(xiàng)技術(shù)用于CFRP，通過材料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)即可使熱量有效地散發(fā)出去。這有助于抑制電池在移動(dòng)應(yīng)用中發(fā)生老化，同時(shí)提高了在電子設(shè)備應(yīng)用中的性能。
東麗的這項(xiàng)突破，為有效地散發(fā)電池和電子線路中的熱量同時(shí)又能利用CFRP實(shí)現(xiàn)減重而提供了一種技術(shù)方案。該公司預(yù)計(jì)，采納其技術(shù)的CFRP 應(yīng)用將包括對(duì)輕量化和散熱性能有要求的先進(jìn)的交通工具、移動(dòng)電子設(shè)備和可穿戴設(shè)備等。
于2021年完成的“composites for sustainable mobility”（CosiMo）項(xiàng)目，旨在為生產(chǎn)一種電池盒蓋的挑戰(zhàn)性部件而開發(fā)一種智能的熱塑性樹脂傳遞模塑成型（T-RTM）工藝。該部件長(zhǎng)1100 mm、寬530 mm，由法國(guó)佛吉亞綠動(dòng)智行系統(tǒng)公司位于德國(guó)奧格斯堡的研究中心設(shè)計(jì)，用于探索材料和工藝的局限性，包括金屬嵌件和泡沫芯層、復(fù)雜形狀以及2.5～10mm的厚度變化。
這些部件由德國(guó)宇航中心（DLR）的輕量化生產(chǎn)技術(shù)中心（ZLP）制造，目標(biāo)是為采用帶有傳感器的RTM模具和熱壓機(jī)的單步法工藝，開發(fā)一種完全自動(dòng)化的過程控制方法。在RTM 模具中集成了70多個(gè)傳感器，從而能夠在注射己內(nèi)酰胺單體及其原位聚合成PA6復(fù)合材料的過程中監(jiān)測(cè)樹脂的流動(dòng)。
該傳感器網(wǎng)中含有德國(guó)Netzsch公司提供的電介質(zhì)傳感器，并整合了瑞士Kistler 公司的壓力/溫度傳感器和奧格斯堡大學(xué)開發(fā)的超聲波傳感器。來(lái)自傳感器的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)還被用于優(yōu)化工藝模擬模型，然后據(jù)此開發(fā)基于機(jī)器學(xué)習(xí)方法的仿真數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化的過程控制。
ZLP共生產(chǎn)出100多個(gè)高品質(zhì)的部件。在項(xiàng)目研發(fā)過程中獲得的知識(shí)，將被用于工業(yè)化的批量生產(chǎn)以及未來(lái)對(duì)其他復(fù)合材料工藝的數(shù)字化閉環(huán)控制。
德國(guó)宇航中心輕量化生產(chǎn)技術(shù)中心采用T-RTM工藝生產(chǎn)的電池盒蓋挑戰(zhàn)性部件（圖片來(lái)自德國(guó)宇航中心輕量化生產(chǎn)技術(shù)中心）
美國(guó)Technical Fibre Products（以下簡(jiǎn)稱TFP）公司多年來(lái)一直供應(yīng)多種材料的非織造面紗,它被用于層間以及復(fù)合材料部件的表面，用來(lái)增加電磁干擾（EMI）屏蔽性、導(dǎo)電性、反射性、耐磨性或防火性。正如該公司技術(shù)總監(jiān)Nigel Walker所解釋的那樣：電池盒要能夠防止電磁干擾，能夠壓制火勢(shì)，且能夠在做到這些的同時(shí)，保證輕量化并由復(fù)合材料制造。
隨著許多電動(dòng)汽車制造商逐步放棄使用金屬電池盒而轉(zhuǎn)向采用輕質(zhì)的復(fù)合材料，一些意想不到的后果可能包括失去金屬基的耐火性或電磁屏蔽性能。“比如，我們可以添加一層薄薄的鍍鎳材料，它能夠屏蔽電能，從而不會(huì)干擾車內(nèi)的其他系統(tǒng)，同時(shí)保持部件必要的重量和厚度?！?TFP 總裁John Haaland表示?！斑@是多功能特性的一個(gè)很好的例子?！盬alker補(bǔ)充道。
實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料層壓板多功能性的另一條途徑是美國(guó)Boston Materials公司的Supercomp、ZRT和Bimetal 材料。在卷到卷的加工中，使用該公司專利的磁力定位工藝，可以使粉碎的碳纖維垂直定向成片狀。通過面外定向碳纖維，Boston Materials克服了復(fù)合材料傳統(tǒng)的對(duì)通過層壓板厚度的導(dǎo)電性所帶來(lái)的限制?！拔覀冋谡故灸芘c鋁相媲美的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率?！?/p>
Boston Materials公司的創(chuàng)始人Anvesh Gurijala說(shuō)道，“我們已經(jīng)達(dá)到納米纖維的性能水平，鎳面紗和膨脹金屬箔可用于防電磁干擾和雷擊，而成本和加工性能也都有所改善?！碑?dāng)與熱塑性塑料薄膜結(jié)合時(shí)，ZRT材料可被成型出復(fù)雜的形狀并擁有類似鋁的熱導(dǎo)率?！翱梢圆捎玫统杀尽⒋笈康臒岢尚凸に噥?lái)生產(chǎn)具有非常小的特征結(jié)構(gòu)以增加表面積的非金屬熱交換器面板?！盙urijala說(shuō)道。
通過熱成型ZRT/PPS薄膜而制成的復(fù)雜微凹結(jié)構(gòu)（最小特征尺寸0.5mm），增加了非金屬熱交換器中的這塊面板的傳熱面積和效率（圖片來(lái)自Boston Materials）
除了多功能的電池盒外，由瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的Leif Asp教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，還在開發(fā)碳纖維復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)電池，這是一種能夠提供結(jié)構(gòu)特征和能量?jī)?chǔ)存的多電池層壓板。
根據(jù)Asp及其團(tuán)隊(duì)在2021年1月份的報(bào)紙上發(fā)表的“先進(jìn)的能源與可持續(xù)的研究”論文中的介紹，查爾姆斯理工大學(xué)的電池是建立在之前的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上，在一種基于電解質(zhì)的基質(zhì)材料中含有碳纖維的陰極和鋁膜陽(yáng)極，以及玻璃纖維的隔離層。
目前的設(shè)計(jì)顯示出高達(dá)24Wh/kg的能量密度。在2021年5月舉行的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上，Asp 表示，研究人員們正致力于提高能量密度以及開發(fā)曲面結(jié)構(gòu)。按照他的設(shè)想，這種類型的電池可用于在汽車或飛機(jī)內(nèi)部進(jìn)行局部?jī)?chǔ)能。
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