추상적인:

이 기사에서는 신에너지 자동차 영역 내에서 수소 저장 및 EV 배터리 케이스에 사용되는 탄소 섬유 강화 소재의 현황과 연구 개발을 조사합니다. 고압 가스 실린더와 배터리 인클로저의 분류와 추세를 평가하고, 현재 사용되는 탄소 섬유 재료의 장단점을 조사하며, 신에너지 자동차의 미래 환경에서 이러한 첨단 재료의 응용과 전망을 예측합니다.

전체 중량을 줄이기 위해 경량 소재로 전환하는 것은 신에너지 차량의 경량화를 발전시키는 핵심 전략이 되었습니다. 재료 과학의 발전으로 인해 신에너지 자동차 산업에서는 유리 및 탄소 섬유 강화 재료를 포함한 다양한 경량 섬유 복합재가 채택되었습니다.

저밀도, 고강도, 내식성 및 피로 내구성으로 유명한 탄소 섬유 복합재는 자동차 부문에서 가장 널리 적용되는 고성능 섬유 복합재 중 하나입니다. 이들 애플리케이션은 차체, 엔진, 변속기, 섀시 등 여러 차량 시스템에 걸쳐 적용되어 차량 성능과 안전성을 향상시킵니다.

01 탄소섬유 개요

탄소 섬유는 일반적으로 직접 사용되지 않고 강화재로 사용되며 수지, 금속 또는 세라믹 매트릭스와 결합하여 탄소 섬유 복합재를 형성합니다. 이 섬유는 다음과 같은 상당한 이점을 제공합니다. (1) 밀도가 1.5~에 불과한 저밀도 및 고강도.2.0g/cm3, 경알루미늄합금의 절반, 4~5강도는 강철의 2배, 알루미늄의 6~7배입니다. (2) 고온 및 저온에 대한 내성, 최대 3000°C의 비산화 대기에서 무결성을 유지하고 액체 암모니아 온도에서 부서지지 않음; (3) 25°C에서 고탄성 탄소 섬유의 저항률이 775Ω·센티미터, 고강도 섬유의 저항률이 1500Ω·cm로 우수한 전기 전도성; (4) 내산성 내식성, 진한 염산, 인산, 황산 등에 견딜 수 있습니다.

탄소섬유는 전구체 유형, 기계적 특성, 필라멘트 다발 크기에 따라 분류될 수 있습니다. 실제로 분류는 종종 인장 강도와 모듈러스에 따라 달라지며, 강도가 2000MPa이고 모듈러스가 250GPa인 고강도 유형, 모듈러스가 300GPa를 초과하는 고탄성 유형, 강도가 4000MPa를 초과하는 초고강도 유형, 모듈러스가 450GPa를 초과하는 초고모듈러스 유형.

02 자동차 분야 탄소섬유복합체 적용현황

친환경 에너지 및 에너지 절약 조치에 대한 추진은 자동차 경량화에 대한 기준을 지속적으로 높여왔습니다. 유럽알루미늄협회(유럽 사람 알류미늄 협회)에 따르면 차량 중량을 10% 줄이면 에너지 사용 효율이 6~8% 향상되고 100km당 오염 물질 배출량이 10% 감소할 수 있습니다. 신에너지 차량의 경우 무게를 100kg 줄이면 주행거리가 약 6%~11% 증가할 수 있습니다.

가볍고 높은 강도로 알려진 탄소 섬유 복합재는 차량에 광범위하게 적용되어 차체, 엔진, 변속기 및 섀시를 포함한 다양한 시스템 전반에 걸쳐 성능과 안전성을 향상시킵니다.

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수소 저장에 탄소섬유 복합재를 적용하는 방법

높은 강도, 내식성, 피로 저항성, 난연성 및 치수 안정성을 갖춘 탄소 섬유 복합재는 신에너지 차량 및 경량 전력 배터리 인클로저의 수소 저장을 위한 이상적인 대체재가 되었습니다.

3.1 고압 수소 실린더 응용 시나리오

수소 저장 및 방출을 위해 고압 가스 실린더를 사용하는 것이 널리 채택되는 방법입니다. 재료에 따라 이러한 실린더는 전체가 강철로 만들어진 것, 섬유로 포장된 강철 라이너, 섬유로 포장된 금속 라이너, 섬유로 포장된 플라스틱 라이너 등 4가지 유형으로 분류됩니다. 이러한 다양한 구조와 재료는 서로 다른 비용, 성숙도 및 적용 시나리오를 나타냅니다.

현재 탄소섬유 강화 소재는 기술과 비용 측면에서 어려움을 겪고 있음에도 불구하고 차량용 고압 수소 저장 실린더 제조를 위한 주류 소재로 선택되고 있습니다.

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배터리 인클로저에 탄소 섬유 복합재를 적용

신에너지 동력 배터리의 안정성과 안전성은 항상 업계의 초점이었습니다. 외부 충격으로부터 배터리 모듈을 보호하는 데 필수적인 배터리 인클로저는 내부식성, 절연성, 온도 복원력에 대한 요구 사항을 충족해야 합니다. 기존 배터리 인클로저는 일반적으로 강철 또는 알루미늄 합금으로 만들어집니다. 그러나 기술의 발전으로 탄소섬유 복합재와 같은 경량 소재가 채용되기 시작하면서 신에너지 자동차 개발에 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.

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결론

금속 및 플라스틱 라이너를 섬유로 감싼 고압 가스 실린더는 현재 제조 기술의 주류입니다. 뛰어난 특성을 지닌 탄소 섬유는 고압 가스 실린더 및 배터리 인클로저 생산에 큰 잠재력을 보여줍니다. 그러나 비용 제약으로 인해 이러한 첨단 소재를 배터리 인클로저에 광범위하게 적용하는 것은 아직 실현되지 않았습니다. 새로운 에너지 기술이 발전하고 재료 응용 비용이 감소함에 따라 탄소 섬유 복합재는 미래에 중요한 역할을 할 준비가 되어 있습니다.