Qual è la prospettiva di applicazione dei materiali LFT negli involucri delle batterie dei veicoli a nuova energia?

I materiali LFT, con i loro principali vantaggi di leggerezza, integrazione multifunzionale e compatibilità politica, stanno diventando una direzione di sviluppo chiave per i materiali degli involucri delle batterie per i veicoli a nuova energia. Le loro prospettive di applicazione mostrano la duplice caratteristica di "rivoluzioni tecnologiche che guidano l'espansione della domanda, mentre l'ottimizzazione dei costi accelera la penetrazione della sostituzione". Questo può essere analizzato da quattro prospettive: potenziale di mercato, evoluzione tecnologica, panorama competitivo e sfide da superare.

1. Potenziale di crescita del mercato: guidato sia dalla politica che dalla domanda

La crescita esplosiva del settore dei veicoli a nuova energia ha creato un vasto mercato per i materiali LFT nel settore degli involucri delle batterie. Si prevede che entro il 2024 la dimensione del mercato LFT cinese raggiungerà i 12,86 miliardi di yuan, con una domanda proveniente dal settore dei veicoli a nuova energia che rappresenterà oltre il 18% e tassi di crescita costantemente superiori alla media del settore.

Dal lato della domanda, si prevede che la produzione cinese di nuovi veicoli energetici aumenterà del 33,3% su base annua-su-anno nel 2024. Essendo un componente fondamentale della sicurezza, gli involucri delle batterie devono far fronte a crescenti richieste di leggerezza e sicurezza. Rispetto ai tradizionali involucri in lega di alluminio, i materiali LFT possono ridurre il peso del 30%-35% e il processo di stampaggio integrato riduce il numero di parti, soddisfacendo la duplice esigenza dei veicoli a nuova energia di migliorare l’autonomia e ottimizzare l’efficienza produttiva. Si stima che entro il 2025 la percentuale di applicazioni LFT nel settore automobilistico salirà al 61%, con la crescente domanda di componenti fondamentali come gli involucri delle batterie che costituiranno il driver principale. Si prevede che la dimensione del mercato supererà i 2,7 miliardi di yuan.

II. Evoluzione tecnologica: miglioramenti prestazionali e innovazione dei processi

Le scoperte tecnologiche nei materiali LFT stanno affrontando i severi requisiti di sicurezza e stabilità degli involucri delle batterie, dimostrando principalmente tre tendenze chiave di sviluppo:

1. Innovazioni nella modifica delle-prestazioni elevate: attraverso l'ottimizzazione della matrice e gli aggiornamenti della tecnologia di rinforzo delle fibre, le prestazioni dei materiali LFT continuano a migliorare. Entro il 2024, i materiali LFT sviluppati a livello nazionale avevano raggiunto una resistenza alla trazione di 210 MPa e una temperatura di deformazione termica superiore a 140 gradi. Si prevede che questi punti di forza aumenteranno ulteriormente fino a 220 MPa e oltre 150 gradi entro il 2025, soddisfacendo le esigenze degli involucri delle batterie in condizioni operative estreme come temperature elevate e urti. Ad esempio, i materiali compositi PC+LFT-D, con il loro eccellente ritardo di fiamma e stabilità dimensionale, possono migliorare l'ermeticità dei pacchi batteria e ridurre i rischi per la sicurezza durante l'uso a lungo-termine.

2. Progettazione di integrazione funzionale: i materiali LFT integrano dissipazione del calore, isolamento e altre funzioni attraverso un processo di stampaggio integrato, riducendo il numero di fasi di assemblaggio necessarie per gli alloggiamenti. Rispetto ai tradizionali alloggiamenti in metallo che richiedono uno strato isolante aggiuntivo, gli alloggiamenti LFT forniscono direttamente prestazioni di isolamento. Inoltre, la distribuzione ottimizzata delle fibre migliora la resistenza agli urti, soddisfacendo i requisiti di protezione dalla corrosione e resistenza agli urti a bassa-temperatura (-25 gradi) per gli alloggiamenti delle batterie.

3. Innovazione del processo e riduzione dei costi: l'aggiornamento intelligente del processo D-LFT (Direct-in-Line Fertilization) consente il controllo in tempo reale-dell'uniformità della dispersione delle fibre, riducendo il tasso di scarto di oltre il 30% e abbassando i costi di produzione delle abitazioni LFT. Inoltre, la combinazione della tecnologia di stampa 3D e LFT consente la personalizzazione di piccoli-lotti di strutture abitative complesse, abbreviando i cicli di produzione di oltre il 50%, rendendoli adatti per veicoli speciali e di fascia alta-.

III. Scenario competitivo e casi applicativi

L’attuale concorrenza nel mercato degli alloggiamenti per batterie in materiale LFT è caratterizzata da una “presenza dominante di aziende leader e da una crescente collaborazione nella catena industriale”. Ad esempio, un veicolo elettrico domestico utilizza portabatterie in polipropilene modificato LFT-, ottenendo una riduzione dei costi del 30% pur mantenendo la robustezza. Marchi come NIO stanno sperimentando l'uso di alloggiamenti LFT rinforzati con fibra di carbonio-, ottenendo una significativa riduzione del peso, ma attualmente, a causa dei vincoli di costo, questo deve ancora essere ampiamente adottato.

In termini di tipo di materiale, attualmente domina il segmento LFT (LGF) rinforzato con fibra di vetro lunga, con una dimensione di mercato che si prevede raggiungerà i 10,78 miliardi di yuan nel 2025. Il LFT (LCF) rinforzato con fibra di carbonio lunga, grazie alle sue prestazioni superiori, sta registrando una crescita significativa nelle applicazioni per veicoli di fascia alta-, con una dimensione di mercato che si prevede raggiungerà i 3,54 miliardi di yuan. Rispetto agli alloggiamenti in lega di alluminio, i materiali LFT offrono potenziali vantaggi in termini di costi. Con l'espansione della capacità e l'ottimizzazione dei processi, il loro rapporto costi-prestazioni migliorerà ulteriormente, accelerando la sostituzione dei materiali metallici.

IV. Sfide e percorsi rivoluzionari

Nonostante le prospettive promettenti, i materiali LFT devono ancora affrontare tre sfide principali nelle applicazioni per l’alloggiamento delle batterie, che richiedono progressi attraverso l’innovazione tecnologica e la collaborazione industriale:

1. Bilanciamento di prestazioni e costi: sebbene il sistema LFT rinforzato con fibra di carbonio-offri prestazioni eccellenti, è relativamente costoso ed è attualmente utilizzato principalmente nei veicoli-di fascia alta. In futuro, i costi dovranno essere ridotti attraverso la sostituzione delle resine di origine biologica-(come il PLA) e il miglioramento dei sistemi di riciclaggio (puntando a un tasso di riciclaggio superiore all'80%). Nel frattempo, le prestazioni dell'LFT-rinforzato con fibra di vetro verranno migliorate per espanderne l'applicazione nei veicoli di fascia media-.

2. Miglioramento degli standard e dei sistemi di certificazione: gli involucri delle batterie sono fondamentali per la sicurezza dei veicoli. Attualmente, gli standard relativi al ritardo di fiamma e alla resistenza agli agenti atmosferici dei materiali LFT non sono completamente standardizzati. L’industria deve collaborare con le case automobilistiche e le agenzie di test per stabilire standard dedicati, promuovere la certificazione di sicurezza internazionale per gli involucri LFT e accelerare l’adozione sul mercato.

3. Sviluppo di sistemi di riciclaggio e di protezione ambientale: con l'espansione delle applicazioni LFT, il riciclaggio degli involucri dei rifiuti diventa cruciale. La maturità delle tecnologie di sminuzzamento fisico e depolimerizzazione chimica consentirà ai materiali LFT di realizzare un ciclo chiuso di "produzione-riciclaggio-rifabbricazione", allineandosi con la tendenza di sviluppo ecologico dei veicoli a nuova energia e migliorando la competitività del materiale durante tutto il suo ciclo di vita.