可以說，電動汽車 （EV） 中最重要的部件之一是在發生碰撞或火災時保持電池乾燥、安全和安全的部件。
有許多術語用於描述元件外殼、外殼、托盤、盒子和外殼; 目前用於電池組外殼的主要材料包括：鋼、鋁和塑料複合材料
不足為奇乙個完整的電動汽車電池組非常重，通常佔車輛總重量的 40% 左右；在考慮電池組的組成（電池和模組、熱管理、電池管理系統 BMS、隔膜等）時，很容易看出為什麼它們也非常昂貴，總計相當於車輛的價值
這就是為什麼電池在使用時和用於電動汽車後需要小心處理的原因; 當電動汽車中的動力電池達到其使用壽命的盡頭時，無論是通過**還是二次使用，它仍然可以為世界提供很多東西，因此動力電池需要易於拆卸**
可拆卸
但是，2010年之後上市的第一批電動汽車中使用的電池外殼被設計成密封的。 這導致了對不可穿透、防撞、防火、防水和防篡改的極端需求，導致電池和工藝幾乎無法修復，通常需要穿著防護服的人撬開以保護這些外殼。
當前電池外殼設計策略的關鍵是可拆卸性、防火和熱失控保護、碰撞效能和可擴充套件性。 然而，電動汽車電池市場發展迅速，電池化學、電池封裝形式（袋、圓柱、稜柱形）和電池技術變化頻繁，固態電池技術的到來越來越近。 所有這些都對電動汽車電池外殼產生了影響。 正如我們將看到的，電池外殼在車輛製造中的作用不斷變化，結構要求不斷提高，這反過來又提出了有關材料可用性、連線技術和適用性要求的問題。 目前，大約80%的電動汽車由鋁製電池外殼製成，其餘主要由鋼製成，但新的熱塑性塑料解決方案為金屬解決方案提供了一種輕質和創新的替代方案。 
電池組外殼材料的選擇
在電池外殼領域，鋼和鋁之間由來已久的爭論仍在繼續，每個供應商都聲稱比另乙個供應商更合適。 鋼鐵製造商宣傳他們的存在高強度、可成型性和可修復性在生產過程中具有成本效益優勢和比其他材料更低的碳強度。 
塑料解決方案可以在可操作性方面減輕了重量，降低了成本，提高了安全性，減少了對環境的影響，並且二氧化碳排放量低於鋼或鋁
SABIC因為本田CR-V插電式混合動力車提供熱塑性電池外殼而獲得愛迪生獎。 與帶絕緣的鋼解決方案相比，6kg 注塑成型的聚丙烯玻璃纖維樹脂解決方案的尺寸為 16 m x 1 m、2 mm 厚的大型部件使本田的重量減輕了 10%，成本節省了 10%。 
電池組外殼
顯然，電池盒不僅僅是乙個簡單的盒子，它是乙個結構安全的大型元件，其角色和效能要求為創造力和創新工程創造了機會。 對於材料製造商來說，這反映在他們的多零件整合 （MPI） 計畫中，該計畫將 LWB（雷射焊接板）沖壓的多個零件組合成乙個熱沖壓零件。 減少所需的連線操作次數。 
電池將被整合到白車身 （BIW） 中，汽車製造商和一級底盤**公司開始將其底盤或白車身部門與電池部門集中在同乙個工程中心，以設計未來的車輛。 這對鋼鐵行業來說既是威脅也是機遇。
熱失控保護
電動汽車電池的乙個主要關注領域是熱管理和熱失控保護，而這正是熱塑性塑料的亮點所在。 安全組織 UL Solutions 開發了一種新的嚴格的熱失控測試，稱為 UL 2596（“電池外殼材料的熱和機械效能測試方法”），該測試將測試待驗證材料的熱失控，涉及鋼製電池組中的 25 個圓柱形電池 （18650）。 SABIC熱塑性材料的特性是，在本次測試中，當材料樣品在1000攝氏度的火焰下燃燒5分鐘以上時，電池組側面的溫度低於200攝氏度，而不需要鋁和鋼外殼所需的保溫毯。 這是因為SABIC開發的熱塑性材料在暴露於火中時會開始燒焦，並隨著時間的推移而膨脹。 這意味著它不會傳遞熱量，這是熱塑性材料的獨特特性。 過了一會兒，它就像龜殼一樣，成為防火和傳熱的保護層。 標準塑料無法通過這項測試，但公釐厚度的塑料每次都能通過。 另外熱塑性外殼的成型可以激發創造力並增加材料的多功能性
電動汽車電池更換
電動汽車電池技術的乙個特殊發展是電池交換外殼將發揮關鍵作用，電池的安全高效拆卸和儲存在很大程度上取決於電池外殼的效能。在 2013 年 Better Place 退出之前，電池更換似乎在任何電動汽車生態系統中都占有一席之地。 但這個數字正在上公升，特別是要感謝中國汽車製造商蔚來汽車和吉利汽車。 
德國研究機構弗勞恩霍夫工具機與成形技術研究所（IWU）車身製造、裝配和拆卸部門負責人Uwe Frie認為，如果實現即插即用的電池交換，其影響將是巨大的。 根據處理共享物品的實際經驗，需要額外的衝擊保護外殼和必要的狀態監測系統來檢測不當處理。 這兩個系統都需要額外的元件和成本。
電池外殼在白車身中的作用
電池技術的另乙個關鍵發展是影響外殼的電池技術的發展，即電動汽車電池在白車身中的作用的演變。 電池外殼最初是白車身支援的元件，現在正成為白車身的結構元件，汽車製造商甚至在探索電池到車身和結構電池，其中外殼的設計可能是乙個關鍵因素。 對於整合到白車身中的電池組，鋼鐵行業目前在電池頂蓋、下護罩和框架的成本和效能方面具有競爭力。與其他一些選項相比，鋁是一種非常有效的電池到電池組解決方案，導熱且重量輕。 熱塑性塑料在從電池到底盤的設計中提供了設計自由度，可以在功能整合和生產減少元件數量的複雜幾何形狀方面提供良好的價值。
可持續的
然而，電池組作為結構部件的開發可能會對其他方面產生重大影響，特別是對於：可持續生產、元件生命週期和迴圈性
大多數汽車製造商都重視可維修性，因此電池外殼通常可以觸控、拆卸和更換。但他也承認缺乏可修復性。 大多數經銷商不會修理電池，而是將其送回 OEM 或其他指定的第三方進行處理。 就電動汽車電池而言，在追求可持續交通的過程中，可維修性至少與可行性一樣重要，而且比可擴充套件性更有效。 電動汽車電池技術的快速發展對消費者來說是個好訊息。 這也為汽車製造商和商家帶來了令人興奮的機遇和挑戰。
電動汽車電池外殼的效能要求
機械效能電池包外殼的剛度尤為重要，在大多數電動汽車中，電池包外殼是整車結構的重要組成部分，其效能對白車身的整體剛度起著重要作用。 這要求電池組外殼滿足前向和側面碰撞的安全要求，如圖所示。
電池外殼的剛性很大程度上取決於所採用的夾層結構，一般採用泡沫鋁作為夾層層材料。 另外纖維增強部件的高比剛度、低重量和良好的阻尼特性也對車輛的噪音、振動和NVH效能產生積極影響。 熱管理和阻燃性復合電池外殼的另乙個優點是碳纖維增強複合材料的導熱係數比鋁合金低200倍，並且具有更好的絕緣性，因此復合電池外殼比傳統金屬外殼更能承受高低溫。 目前常用的鋰離子電池的理想工作溫度在10至40°C之間，這通常需要增加冷卻和加熱管理系統。 另一方面，復合外殼提供更好的隔熱性，在熱條件下需要更少的能量，進一步提高了車輛的效率並降低了整體功耗。 除了對熱管理的積極影響外，低導熱係數是有效阻燃的極好先決條件。
通過新增阻燃劑，復合外殼可以輕鬆滿足UL94-V-0和UL94-5VB等阻燃要求。
其他功能此外，夾層電池外殼可以更好地滿足防腐保護的要求，並提供更好的密封性。 通過光纖鋪層和光纖體積含量的設計，可以實現關鍵區域的電磁遮蔽。 同時，複合材料的應用為整合設計提供了更多的空間，相關加固元件、附加元件、連線元件、感測器等均可進行整合設計。
電池外殼中的熱塑性和增強塑料材料
製造工藝分析及價值體現
與金屬部件相比，大型全塑料外殼不僅縮短了迴圈時間，還有助於減輕車輛重量，從而增加電動汽車 （EVS） 的續航里程。 朗盛和考特斯德事隆花了數年時間合作，研究電動汽車的電池外殼是否可以由工程熱塑性塑料設計和製造。 他們使用直接長纖維熱塑性塑料 （D-LFT） 和聚醯胺 6 （PA6） 樹脂，在可行性研究中開發了一種技術演示器。 該研究系統的尺寸為 1,400 x 1,400 公釐（長 x 寬），是乙個複雜的大型全塑料外殼，重量在 2 公斤左右。 該研究專案的目標是展示熱塑性塑料在重量和成本降低、功能合成和電絕緣效能方面優於金屬的優勢。 Coaster產品開發總監Felixhaas解釋說：“作為第一步，我們已經擺脫了金屬加固結構的使用，同時證明了我們可以在商業上生產這些複雜而大型的部件。 朗盛電子動力總成專案經理Christopher Hoefs博士補充道：“Coaster和朗盛希望利用合作成果，與汽車製造商一起開展批量生產開發專案。 ”
單階段製造工藝該演示器基於C級電動汽車的電池外殼。 它由具有防撞結構的殼體托盤、殼體蓋和車身底部保護裝置組成。 外殼元件採用單級D-LFT成型工藝生產，而朗盛則優化了Durexon B24cmH20聚醯胺6（PA6）作為模塑料。 Coaster 將 PA6 與玻璃纖維粗紗混合用於此過程。 使用朗盛的TEPEX Dynalite纖維增強熱塑性複合材料對外殼結構進行了部分加固。 “該工藝縮短了迴圈時間，因此比鋼或鋁的加工週期更經濟，”Haas 解釋道。 ”
今天，高壓電池的外殼最初是由擠壓鋼或鋁製成的。 根據車輛類別的不同，箱子的長度可以超過 2,000 公釐，寬度可以超過 1,500 公釐。 尺寸、零件數量以及眾多的製造和組裝步驟使金屬外殼非常昂貴。 例如，由鋼絞線壓制型材製成的複雜結構需要大量的輔助操作，如焊接、沖孔、固定等。 此外，在額外的工藝步驟中，必須通過陰極浸漬塗層保護金屬部件免受腐蝕。 簡化裝配和物流“另一方面，塑料可以完全設計，”Hoefs說。 通過整合緊韌體和熱管理元件，可以顯著減少電池外殼中單個元件的數量。 簡化裝配和物流，降低成本。 “塑料還具有耐腐蝕性和絕緣性。 例如，塑料可以降低系統中短路的風險。 塑料的低密度和輕質結構可以減輕外殼的重量，有利於增加電動汽車的續航里程。 高壓電池外殼必須高度適應各種需求。 例如，它必須足夠堅硬和堅固，以便在發生碰撞時吸收大量能量。 這是通過機械衝擊和擠壓試驗來測試的。 在汽車**或電池熱失控的情況下，外殼必須是阻燃的。 最終，外殼必須整合到車輛結構中。 “我們將繼續致力於優化元件生產和結構設計，”Hoefs說。 我們的目標是實現虛擬工作，節省原型試驗成本，並縮短未來系列元件的上市時間。 與此同時，近年來，汽車電池盒中的增強塑料受到廣泛關注，SGLCan與中國汽車製造商蔚來汽車合作，與中國汽車製造商蔚來汽車合作開發復合電池盒，SGLCARBON（德國威斯巴登）宣布與中國汽車製造商蔚來汽車合作開發用於電動汽車的碳纖維增強塑料（CFRP）原型電池外殼。 據稱，CFK電池盒比傳統的鋁或鋼電池盒輕40%，與鋁相比，具有高剛性和約200倍的導熱性。 “此外，複合材料在水密性和氣密性以及耐腐蝕性方面具有最佳價值，”西格里複合材料纖維和材料汽車市場部經理Sebastiangrasser說。 外殼和蓋子的底部包括乙個三明治芯和幾層碳凝膠。 用於生產地板和蓋子的工具設計是在西格里的輕量化和應用中心開發的，這些部件的碳纖維由西格里位於美國華盛頓州摩西萊克和英國奧德州繆爾的工廠生產。 它在德國瓦克斯多夫被加工成稀鬆布。 西格里在奧地利Riedim Innkreis的工廠生產地板和蓋板以及各個部件的組裝。 據說電池的外殼特別輕巧、穩定和安全。 據報道，整個電池倉，包括電池，也可以在蔚來自己的換電站三分鐘內更換。 西格里碳素預計，隨著電動汽車的增加，未來幾年汽車行業對輕量化電池盒解決方案的需求將大幅增加。 該公司已經在與各種合作夥伴合作，進一步開發由複合材料製成的不同電池盒，這些電池盒將來可以擴充套件到各種尺寸和設計的電動汽車電池。 “輕量化結構是蔚來技術路線圖的核心要素之一。 我們的車輛在電池倉系統中使用複合材料，特別是高效能碳纖維，提供更好的動態駕駛效能、更長的續航里程和非常高的能量密度電池組（超過 180Wh kg）。 這些功能與蔚來的品牌價值觀完美契合，例如極致的產品和系統效率。
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