于斌：高性能工程塑料為汽車電動化“保駕護航”

2021中國國際橡塑展期間，帝斯曼工程材料公司推出了一個名為“探索之旅”的在線虛擬展位。汽車的巨大比例凸顯了帝斯曼在這一領域的雄心。帝斯曼工程材料全球高級工程開發經理于斌接受了媒體采訪，并與大家分享了改進工程塑料如何幫助汽車電氣化。以下是面試的亮點：

汽車電氣化的不可逆性“在各個國家和地區提出的碳中和愿景的背景下，我們著眼于整個汽車行業的發展，重點放在中國。2030年，中國將禁止銷售純燃料汽車，電氣化是不可逆轉的趨勢。與傳統燃料汽車相比，汽車電氣化的形式和深度多種多樣，無論是混合動力、插電式混合動力還是id，即純電或燃料電池，與高壓電池組、高壓控制系統和逆變器密不可分。DC-DC轉換器和電機等重要功能部件。帝斯曼專注于汽車的三電系統和燃料電池系統，提供PBT、PA66、PPS、PPA ForTii?材料，如大眾、通用、特斯拉、小鵬、NIO、理想、比亞迪、上汽、廣汽、北汽、長城等品牌目前已在主流主機廠得到應用。于斌開門見山。與傳統燃油車相比，電氣系統主要用于信號傳輸、發動機啟停和車輛控制；在電氣化的過程中，電力的使用發生了變化，需要使用電力來驅動整個車輛。隨著電壓和電流的增加，工程塑料的要求和挑戰與傳統燃油汽車完全不同。DSM針對汽車電氣化過程中不同車輛工況下材料電絕緣性能的變化進行了有針對性的研究，為設計工程師開發更可靠、更卓越的電動汽車提供了優秀的工程數據。經過高溫老化后，DSM對材料在不同工作條件下的電絕緣和表面電弧電阻，以及塑料-金屬復合材料注塑過程中的機械老化和開裂進行了深入研究，可以提供一套完整的解決方案。在電動化的道路上，大致有兩類：一類是由鋰離子電池驅動的；第二個是由燃料電池驅動的。與純電動汽車和燃料電池汽車相比，純電動汽車的電機效率超過95%，其他損失約為20%，因此鋰電池驅動效率約為75%。并且燃料電池汽車的效率僅為55%左右，純電動汽車的能量轉換效率高于燃料電池。然而，為什么燃料電池汽車目前受到如此多的關注？燃料電池系統的必要性目前，燃料電池技術路線有很多，最受關注的大致是“兩條”：氫燃料電池；第二個是甲醇重整燃料電池。在重型運輸中，純電池驅動系統具有明顯的缺點，如電池重量大、續航里程長和充電時間長。隨著產能的增加，電池的重量也顯著增加，導致每公斤貨物的運輸成本增加，使得純電池技術不太適合商業運輸行業。與其在車內裝載重型電池，不如使用燃料電池直接在車上產生所需的能量。制造鋰電池的關鍵原材料鋰和鈷的生產區域非常集中，極有可能受到地緣因素的影響。然而，該地區可以生產氫氣，現有的加油站可以很容易地改造成燃料電池的加油站。在大型商用車、重型卡車、海運船等領域的電動化過程中，將三元鋰電池、磷酸鐵鋰或其他電池形式與燃料電池系統進行比較：鋰電池系統的平均能量密度為160至240wh/kg，8級重型卡車行駛600公里，需要裝載1200至1300千瓦時的電池。這種大型電池組的平均重量為7至7.5噸；

燃料電池系統的整體重量要輕得多，例如配備雙電堆和雙電機的系統，總重量約為1.5噸，這是燃料電池的重量優勢。另一個優點是重型卡車電池組具有大的體積和電池容量。即使在雙快速充電模式下，也需要幾個小時才能充滿電。對于重型運輸來說，充電時間是一個重要問題。并且燃料電池的加氫時間與傳統柴油車相似，大約十分鐘即可完成。這就是燃料電池的時間成本優勢。與純電池技術相比，燃料電池具有以下優勢：加氫時間和范圍與內燃機相當，沒有沉重的額外電池負載，性能受天氣影響最小。此外，水是氫燃料電池系統的唯一副產品，這對建設碳中和社會具有積極意義。氫能是一種理論上可以實現整個產業鏈的綠色能源形式。因此，該國越來越重視燃料電池汽車。中石化、中石油等傳統燃料巨頭，以及各大重型運輸車制造商，也正因如此大力推進燃料電池汽車的產業化。質子交換膜燃料電池（PEMFC）在燃料電池技術中越來越受歡迎。它在效率和排放之間實現了良好的平衡：工作溫度低，啟動時間短，可以使用純氫氣作為燃料，使用普通環境空氣作為氧化劑。回到材料本身，大多數燃料電池都專注于氫燃料電池。于斌表示，DSM區別于其他材料公司的一個重要特征是，在材料開發過程中，DSM的出發點是對整個系統的機理、工作條件、運行模式以及制造和生產中的問題進行深入研究。從這些深入的研究中，有必要提取必要的材料改進，以最大限度地確保系統的長期壽命和效率。總之，大多數燃料電池在70至90攝氏度的溫度范圍內，在100%濕度、弱酸性環境中運行，并且對材料的長期水解和離子沉淀速率有很高的要求。此外，材料純度的定義不是在空氣中，而是考慮在燃料電池運行過程中是否會有其他物質從材料中沉淀出來；商用車和重型卡車的工作時間為15000小時，具有長期抗水解性、老化后抗疲勞性、抗蠕變性、材料純度、離子是否會沉淀、什么樣的離子以及離子對催化劑、氣體擴散層和質子交換膜的影響等全面的測試數據和計算模型。DSM擁有這些數據和模型，可以幫助客戶縮短產品開發周期，并一次性做好！從可靠性的角度來看，特別是在抗離子浸出、水解和相應的長期機械財產方面，目前使用的材料仍然存在許多缺點。一種解決方案是開發專門的聚苯硫醚化合物，以生產高效可靠的電池。DSM開發了一系列專門針對燃料電池特性定制的材料。這些材料具有業內最低的離子沉淀率、最高的抗水解性和長期抗蠕變性，遠高于PPA和PA66等工程塑料。最后，于斌指出，在傳統燃油車中，用電是通過信號控制和傳輸；另一方面，電動汽車是由高壓電驅動的，這不僅涉及電力問題，還涉及安全問題。材料在工作條件下的老化機理、電熱老化機理、機械財產、疲勞性能和耐電弧標記性必須基于實際工作條件。我們研究了所有實際工作條件，分析了材料在高溫條件和不同介質下的電老化和熱老化性能的機理。我們了解客戶的應用要求是什么，將其轉化為材料的語言，并通過我們廣泛的研究數據，最終將它們轉化為我們的材料配方。這些在研究和材料方面的突破，以及對電動汽車領域的深入理解，引領了DSM在行業中的發展

標簽：曼比亞迪大眾長城特斯拉

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