铝丝是不是物理性质
铝
(金属元素)
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银白色轻金属。有延展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,难溶于水。相对密度2.70。熔点660℃。沸点2327℃。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展,要求材料特性具有铝及其合金的独特性质,这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。 应用极为广泛。
中文名
铝
外文名
Aluminium
化学式
Al
相对原子质量
26.981539
化学品类别
金属单质
管制类型
粉状管制
储存方法
密封干燥保存
CAS编号
7429-90-5
目录
1 发展历史
2 含量分布
3 分类
4 制备方法
5 化学性质
▪ 与酸反应
▪ 与碱反应
▪ 与非金属反应
▪ 铝热反应
▪ 与水反应
6 物理性质
▪ 基本物性
▪ 同位素
7 主要用途
8 毒理性质
9 测定方法
10 产业情况
发展历史
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铝(Aluminium)的英文名出自明矾(alum),即硫酸复盐KAl(SO4)2·12H2O。[1] 史前时代,人类已经使用含铝化合物的黏土(Al2O3·2SiO2·2H2O)制成陶器。铝在地壳中的含量仅次于氧和硅,位列第三。但是由于铝化合物的氧化性很弱,铝不易从其化合物中被还原出来,因而迟迟不能分离出金属铝。[2] 意大利物理学家伏打发明电池后,戴维试图利用电流从矾土中分离出金属铝,都没有成功[2] ,但他建议将其命名为“alumium”,后改为“aluminum”,不久即修饰成aluminium。这种词形在全世界通用,但北美除外,那里的美国化学会(ACS)于1925年决定在出版刊物中采用“aluminum”。丹麦化学家奥斯特利用稀的钾汞齐与氯化铝反应第一次分离出不纯的金属铝。1827年德国化学家武勒重复了奥斯特的实验,并不断改进制取铝的方法。1854年,德国化学家德维尔利用钠代替钾还原氯化铝,制得铝锭。[3] 在以后的一段时期里,铝是帝王贵族们享用的珍宝。法国皇帝拿破仑三世在宴会上使用过铝制叉子;泰国国王使用过铝制表链。[2] 1855年在巴黎博览会上,它与王冠上的宝石一起展出,标签上注明“来自黏土的白银”。1889年,门捷列夫还曾得到伦敦化学会赠送的铝合金制成的花瓶和杯子。[2]
到19世纪末,铝的价格发生了成千倍的跌落。首先是由于19世纪70年代西门子改进了发电机后,有了廉价的电力;其次是由于法国的Heroult和美国的C. M. Hall于1886年分别发展了将氧化铝溶解在冰晶石(Na3AlF6)中电解的方法。当时他们都是22岁。这项创举使铝以大规模生产,奠定了今天世界电解铝的工业方法。至今各种铝制品已广泛进入千家万户。[1]
含量分布
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地壳中含量最丰富的金属元素,含量8.3%。主要以铝硅酸盐矿石存在,还有铝土矿和冰晶石。氧化铝为一种白色无定形粉末,它有多种变体,其中最为人们所熟悉的是α-Al₂O₃和β-Al₂O₃。自然界存在的刚玉即属于α一Al₂O₃,它的硬度仅次于金刚石,熔点高、耐酸碱,常用来制作一些轴承,制造磨料、耐火材料。如刚玉坩埚,可耐1800℃的高温。Al₂O₃由于含有不同的杂质而有多种颜色。例如含微量Cr(III)的呈红色,称为红宝石;含有Fe(II),Fe(III)或Ti(IV)的称为蓝宝石。[1]
铝是一种轻金属,化学符号为Al,原子序数:13。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素,其蕴藏量在金属中居第2位。在金属品种中,仅次于钢铁,为第二大类金属。
分类
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根据铝的成分可分三类:
名称
含铝量(%)
高级纯铝
99.93~99.999
工业高纯铝
99.85~99.9
工业纯铝
98~99.7
制备方法
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1854年,法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合,通入氯气后加热得到NaCl,AlCl₃复盐,再将此复盐与过量的钠熔融,得到了金属铝。1886年,美国的豪尔和法国的海朗特,分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石(Na3AlF6)的混合物制得了金属铝,奠定了今后大规模生产铝的基础。
铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里,如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾时,等等。由铝的氧化物与冰晶石(Na3AlF6)共熔电解可制得铝,其主要反应过程如下:
从铝土矿中提取铝反应过程
溶解:将铝土矿溶于NaOH(aq):Al₂O₃+ 2NaOH+3H₂O= 2NaAl(OH)4(四羟基合铝酸钠)
过滤:除去残渣氧化亚铁(FeO)、硅铝酸钠等
酸化:向滤液中通入过量CO₂:NaAl(OH)4+ CO₂ = Al(OH)₃↓+ NaHCO₃
过滤、灼烧 Al(OH)₃:2Al(OH)₃ =高温= Al₂O₃+ 3H₂O
电解:2Al₂O₃(l) =通电= 4Al + 3O₂↑
注:电解时为使氧化铝熔融温度降低,在Al₂O₃ 中添加冰晶石(Na₃AlF₆)。不电解熔融AlCl₃炼Al;原因:AlCl₃是共价化合物,其熔融态导电性极差。
化学性质
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铝是活泼金属,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃(1埃=0.1纳米)的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;但铝的粉末与空气混合则极易燃烧;熔融的铝能与水猛烈相应的金属;铝是两性的,极易溶于强碱,也能溶于稀酸。
与酸反应
2Al +6HCl ==== 2AlCl₃+ 3H₂↑
2Al + 3H₂SO₄(稀)==== Al₂(SO₄)₃+ 3H₂↑
Al + 6HNO₃(浓)==Δ==Al(NO₃)₃+ 3NO₂↑+ 3H₂O
Al + 4HNO₃(稀)==== Al(NO₃)₃+ NO↑+ 2H₂O
8Al + 30HNO₃(较稀)====8Al(NO₃)₃+ 3N₂O↑+ 15H₂O
8Al + 30HNO₃(极稀)====8Al(NO₃)₃+ 3NH₄NO₃+ 9H₂O
6CH₃COOH+2Al=2Al(CH₃COO)₃+3H₂↑
与碱反应
2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2↑
与非金属反应
4Al+3O₂====2Al₂O₃(点燃)
2Al+3Cl₂====2AlCl₃ (点燃)
2Al+3S====Al₂S₃ (加热)
铝热反应
2Al + Fe₂O₃==点燃== Al₂O₃+2Fe(铝热反应)
8Al + 3Fe₃O4==高温== 4Al₂O₃+9Fe
与水反应
根据铝的还原性可推断铝可以与水反应,但实验发现,铝与沸水几乎没有反应现象,不过铝在加热条件下就可以与水蒸汽发生明显反应,但反应一开始就与水中的氧气生成致密氧化膜阻止反应进一步进行。
物理性质
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基本物性
铝为银白色轻金属。有延展性。商品常制成柱状、棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。用酸处理过的铝粉在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、稀硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,不溶于水,但可以和热水缓慢地反应生成氢氧化铝[4] ,相对密度2.70,弹性模量70Gpa,泊松比0.33。熔点660℃。沸点2327℃。以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而被广泛使用。做日用皿器的铝通常叫“钢精”或“钢种”。Al 在(室温)25℃的热膨胀系数0.0000236mm/℃ 或23.6ppm*k-1。
同位素
铝有24种同位素,其中只有一种是稳定的。同位素列表如下:
符号
质子
中子
质量
半衰期
自旋
相对丰度
19Al
13
6
19.0(218)#
<(35) ns #
20Al
13
7
(20.0194)#
<3(5) ns #
21Al
13
8
21.02804(32)#
<35 ns
1/2+#
22Al
13
9
22.01952(10)#
59(3) ms
(3)+
23Al
13
10
23.007267(20)
470(30) ms
5/2+#
24Al
13
11
23.9999389(30)
2.053(4) s
4+
25Al
13
12
24.9904281(5)
7.183(12) s
5/2+
26Al
13
13
25.98689169(6)
7.17(24)E+5 a
5+
27Al
13
14
26.98153863(12)
稳定
5/2+
1.0000
28Al
13
15
27.98191031(14)
2.2414(12) min
3+
29Al
13
16
28.9804450(13)
6.56(6) min
5/2+
30Al
13
17
29.982960(15)
3.60(6) s
3+
31Al
13
18
30.983947(22)
644(25) ms
(3/2,5/2)+
32Al
13
19
31.98812(9)
31.7(8) ms
1+
33Al
13
20
32.99084(8)
41.7(2) ms
(5/2+)#
34Al
13
21
33.99685(12)
56.3(5) ms
4-#
35Al
13
22
34.99986(19)
38.6(4) ms
5/2+#
36Al
13
23
36.00621(23)
90(40) ms
37Al
13
24
37.01068(36)
10.7(13) ms
38Al
13
25
38.01723(78)
7.6(6) ms
39Al
13
26
39.02297(158)
7.6(16) ms
3/2+#
40Al
13
27
40.03145(75)#
10# ms [>260 ns]
41Al
13
28
41.03833(86)#
2# ms [>260 ns]
3/2+#
42Al
13
29
42.04689(97)#
1# ms
备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明,只是理论推测而已,而用括号括起来的代表数据不确定性。
主要用途
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物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。因为铝有多种优良性能,所以铝有着极为广泛的用途。
铝及铝合金是当前用途十分广泛的、最经济适用的材料之一。世界铝产量从1956年开始超过铜产量一直居有色金属之首。当前铝的产量和用量(按吨计算)仅次于钢材,成为人类应用的第二大金属;而且铝的资源十分丰富,据初步计算,铝的矿藏储存量约占地壳构成物质的8%以上。
铝的重量轻和耐腐蚀,是其性能的两大突出特点。
铝的密度很小,仅为2.7 g/cm,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外,宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其铝合金。例如,一架超音速飞机约由70%的铝及其铝合金构成。船舶建造中也大量使用铝,一艘大型客船的用铝量常达几千吨。
铝的导电性仅次于银、铜和金,虽然它的导电率只有铜的2/3,但密度只有铜的1/3,所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。
铝是热的良导体,它的导热能力比铁大3倍,工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。
铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银),在100 ℃~150 ℃时可制成薄于0.01 mm的铝箔。这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等,还可制成铝丝、铝条,并能轧制各种铝制品。
铝的表面因有致密的氧化物保护膜,不易受到腐蚀,常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。
铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色),常用来做涂料,俗称银粉、银漆,以保护铁制品不被腐蚀,而且美观。
铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物,如铵铝炸药(由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其他可燃性有机物混合而成)、燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%)。
铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂。铝粉和石墨、二氧化钛(或其他高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后,涂在金属上,经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷,它在火箭及导弹技术上有重要应用。
铝板对光的反射性能也很好,反射紫外线比银强,铝越纯,其反射能力越好,因此常用来制造高质量的反射镜,如太阳灶反射镜等。
铝具有吸音性能,音响效果也较好,所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。
耐低温,铝在温度低时,它的强度反而增加而无脆性,因此它是理想的用于低温装置材料,如冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、氧化氢的生产装置。
毒理性质
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研究发现,铝元素能损害人的脑细胞。根据世界卫生组织的评估,规定铝的每日摄入量为0~0.6mg/kg,这里的kg是指人的体重,即一个60kg的人允许摄入量为36mg。我国《食品添加剂使用标准GB2760-2011》中规定,铝的残留量要小于等于100mg/kg。以此计算,一个体重60kg的人每天吃油条不多于36mg就不必担心。
铝在人体内是慢慢蓄积起来的,其引起的毒性缓慢、且不易察觉,然而,一旦发生代谢紊乱的毒性反应,则后果非常严重。因此,必须引起我们的重视,在日常生活中要防止铝的吸收,减少铝制品的使用。铝及其化合物对人类的危害与其贡献相比是无法相提并论的,只要人们切实注意,扬长避短,它对人类社会将发挥出更为重要的作用。
避免方法:
避免使用铝制成的炊具
少吃炸油条、由铝包装的糖果等食品,少喝易拉罐装的软饮料
部分药品由含铝物质制成,应减少服用含铝元素的药品,如:可以中和胃酸的Al(OH)3。
测定方法
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方法名称:硫糖铝—铝的测定—络合滴定法
应用范围:采用络合滴定法测定硫糖铝中铝的含量,适用于硫糖铝中铝的含量测定。
方法原理:取供试品适量,经溶解稀释中和处理后,加醋酸-醋酸铵缓冲液,精密加乙二胺四醋酸二钠滴定液(0.05mol/L),煮沸3~5分钟,放冷至室温。每1mL乙二胺四醋酸钠滴定液(0.05mol/L)相当于1.349mg的铝,计算,即得。
测定试剂:
水(新沸放置至室温)
醋酸-醋酸铵缓冲液(pH6.0)
二甲酚橙指示液
锌滴定液(0.05mol/L)
乙二胺四醋酸二钠滴定液(0.05mol/L)
基准氧化锌
稀盐酸
甲基红的乙醇溶液(0.025%)
氨试液
铬黑T指示剂
氨-氯化铵缓冲液(pH10.0)
操作步骤:
取本品约1.0g,精密称定,置200mL量瓶中,加稀盐酸10mL溶解后,加水稀释至刻度,摇匀,精密量取20mL,加氨试液中和至恰析出沉淀,再滴加稀盐酸至沉淀恰溶解为止,加醋酸-醋酸铵缓冲液(pH6.0)20mL,再精密加乙二胺四醋酸二钠滴定液(0.05mol/L)25mL,煮沸3~5分钟,放冷至室温,加二甲酚橙指示液1mL,用锌滴定液(0.05mol/L)滴定至溶液自黄色转变为红色,并将滴定结果用空白试验校正。
注1:“精密称取”系指称取重量应准确至所称取重量的千分之一,“精密量取”系指量取体积的准确度应符合国家标准中对该体积移液管的精度要求。
注2:“水分测定”用烘干法,取供试品2~5g,平铺于干燥至恒重的扁形称瓶中,厚度不超过5mm,疏松供试品不超过10mm,精密称取,打开瓶盖在100~105℃干燥5小时,将瓶盖盖好,移置干燥器中,冷却30分钟,精密称定重量,再在上述温度干燥1小时,冷却,称重,至连续两次称重的差异不超过5mg为止。根据减失的重量,计算供试品中含水量(%)。[5]
产业情况
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据相关资料显示,在我国特殊的资源和能源状况下,催生了科技创新的进程。在异型阴极结构电解槽、新型结构导流槽及高效节能型电解槽大范围推广应用之后,又开发出大容量电解槽磁流体优化设计技术,使电解槽的磁场平衡进一步优化。西部地区新建产能中,大量企业采用了各类新型变断面阴极钢棒技术,较好地改善铝水平和垂直磁流体比例关系,减少铝液波幅,为极距降低提供空间。同时,提高电流密度,加强保温,在阳极上开沟、打孔等节能降耗试验等取得较好效果。
铝型材
改革开放以来,中国铝工业取得了长足发展,已成为世界铝工业大国,形成了从铝土矿、氧化铝、电解铝、铝加工、研发为一体的比较完善的工业体系。
2006年,中国铝业从2005年的全行业亏损迅速转为全行业实现利润324亿元、利税500多亿元。电解铝落后的自焙槽生产能力被淘汰,2006年,电解铝1200万吨产能中160kA及以上产能占83%,已经全部淘汰落后的自焙槽生产能力,部分小型预焙槽生产能力得到改造。
CTC是什么技术?
【太平洋汽车前沿科技原创】
随着电动汽车的快速发展,电池技术也在不断突破,比如 比亚迪 刀片电池、固态电池、换电技术等等。在不久的将来,另一项非常创新的技术出现在视野中,而这项技术就是CTC电池底盘一体化技术。这个技术到底行不行?是鸡肋的存在还是新机会的出现?我们一起聊聊吧。
什么是CTC电池底盘一体化技术?
简单总结,就是把电池直接集成到车辆底盘的过程。它进一步加深了电池系统与电动汽车动力系统和底盘的集成,减少了零件数量,节省了空间,提高了结构效率,并大大减轻了车辆重量,增加了电池寿命。被认为是决定下一阶段新能源汽车竞争成败的关键核心技术。
简单来说,CTC电池底盘集成技术就是将电池集成到底盘中,使其成为车辆底盘的一部分。
为了实现这一技术,不仅仅是将电池单元集成到底部托盘中,而是主要通过以下阶段来集成电池系统:
第一阶段,CTM(Cell to Module):最初的新能源产业,希望把电池单体标准化,然后用规模化来降低成本。然而,各种型号的不同需求使得电池制造商很难统一电池单元尺寸,然后退而求其次的是将电池系统标准化为模块。在过去的几年中,电池系统集成的焦点是不断提高标准化电池模块的尺寸,例如典型的590模块。
第二阶段,CTP (Cell to Pack): CTP是将电芯直接集成到电池组中,有效提高了电池组的空间利用率和能量密度。目前,当代安培科技有限公司、比亚迪、蜂巢能源都有自己的CTP方案。众所周知的比亚迪刀片电池采用CTP技术。
第三阶段,CTC(Cell to Chassis):进化到CTC阶段,不仅需要电池重排,还需要电驱动的电控系统,使电池、电机、电控、车载充电器、底盘高度集成,通过智能功率域控制器优化功率分配,降低能耗。这就对整个制造链条要求极高,要求主机厂和电池供应商具备多项跨领域能力:大部分车企必须具备电芯设计和三电系统高度集成的能力,电池企业需要设计电机和底盘。目前,国内的零跑和海外的特斯拉已经率先公布了CTC方案,比亚迪、当代安培科技有限公司等。都在加速布局。
CTC技术就是直接跳过所有中间环节,直接将电芯与底盘结合,将电机、电控等核心部件集成在一起。
CTC技术有哪些优势?
首先适应性强,与整车匹配度提高,可以快速灵活批量生产。其次,底盘高度集成化和模块化,可以跨平台适应未来所有级别和类型的车辆。同时,也正是因为高度的集成化和模块化,更好地简化了零部件数量和生产步骤,在降低成本的同时增加了电池容量和续航里程。
高度集成是CTC技术的最大优势,可以更好地优化零部件和生产步骤,降低生产成本,提高电池容量。
CTC技术没有劣势吗?
当然有。首先,换电是不可能的。目前国家有换电模式的政策,各大厂商陆续推出支持换电的品牌和型号。然而,CTC技术将电池与底盘集成在一起,因此使用CTC方案的车辆将无法适应电力交换和能量补充。
其次,从维护的角度进行分析。由于采用CTC方案的车辆的电池组和底盘是整体设计的,当车辆底盘区域发生碰撞变形时,维修方案会涉及更多的整体结构件,成本也会增加。
CTC不仅是一个优势,也是一个无法解决根本问题
零车在4月份发布了自己的CTC方案,这次发布的CTC方案并不是业界最激进的“电池-底盘”,而是“电池-模块-底盘”的一套模式。与前者相比,零跑方案的模块更多,但相同的是也省略了电池组。总体而言,它更像是一个试探性的过渡方案。但从结果来看,零跑CTC方案有效提升了车辆的综合性能。
零运行方案并没有保存模块,更像是从CTP到CTC的过渡方案。但即便如此,还是值得我们称赞的。敢于迈出第一步,是一种极大的勇气和魄力。
该方案创新应用了CTC双骨架环梁结构,将电池骨架结构和底盘车身结构合二为一,既是底盘结构又是电池结构,整体结构效率更高。其次是气密性,电池密封是通过车身的设计来实现的。CTC技术借用了底盘的基本结构,利用车体的纵梁和横梁形成完整的密封结构。和传统汽车相比,这绝对是一个很大的创新。
同时,根据零跑官方数据,这种CTC方案减少了20%的零部件数量,降低了15%的结构件成本,整车刚性得到提升。25%,实现高度集成化和模块化。还拥有极强的扩展性,可兼容智能化、集成化热管理系统。未来可兼容800V高压平台,支持400kW超级快充等。从最终的结果来看,这套方案也达到了一定的预期效果,零件减少、成本降低、续航增加、强度提升,综合来看是比较成功的。
这套CTC方案将率先应用在C01车型上,如果不出意外,零跑C01(参数|询价)也将是国内第一款搭载CTC技术的量产车型。
从车型的具体表现来看,CTC技术可以为C01带来更大电池容量的空间,相比传统方案电池布置空间增加14.5%,实现更宽敞的驾乘空间,消除电池包与车身之间的安装间隙,车身垂直空间增加10mm。
其次,CTC技术增加了电池空间利用率,提升10%续航的同时提高电池保温性能。同时,采用了AI BMS大数据电池管理系统,可以实时监测,这样基本上杜绝了因为电池或者电芯失效引发的安全问题。特斯拉不光只有CTC技术
特斯拉:CTC方案和一体化压铸技术
特斯拉在2020年就发布了全新的整包封装技术CTC,特斯拉的方案是直接将电芯或是模组安装在底盘上,电池组将作为车身结构的一部分,连接前后两个车身大型铸件,取消原有座舱底板,取代以电池上盖,座椅直接安装在电池上盖上。特斯拉的方案更为直接一些,取消了模组这一环节,直接将电芯放置在底盘内,并将座椅直接放置在上边。
根据申请的专利以及公开信息进行汇总的话,特斯拉CTC技术有这样几个特点:
1、电池包上盖与电芯粘接在一起,与座椅等车辆结构件直接连接在一起;
2、电芯之间填充树脂材料,起到热保护和结构性支撑的作用;
3、把以前的铝丝连接改为Busbar连接,利用母排引脚将电连接和电池管理系统的采集板直接连接在一起;
4、电池包一侧配置了8个泄压阀,加强了热失控管理;
特斯拉的这套方案有减少支撑件、减轻整车质量、提升整体电池容量等优势,为车辆降低10%车重,增加14%续航里程,减少370个零件,单位成本下降7%,单位投资下降8%,大幅提升汽车生产制造的效率。并且,特斯拉最新的第三代圆柱电池4680电芯和上一代电芯都可以使用这套CTC方案。这套方案通同样也达到了减少零件、降低车重、增加续航的目的,并且制造成本进一步降低,整体来看是一套非常成功的设计方案。
除了CTC方案之外,特斯拉的一体化压铸技术也值得在这里介绍一下,这项技术是将前车身+底盘电池包+后车身组合成车身。特斯拉的一体压铸技术将大量减少车身零部件、降低车身复杂度并实现减重。根据特斯拉公布的材料,采用一体压铸技术的 Model Y (参数|询价)可以使下车体总成重量降低30%,制造成本下降40%。同时,压铸成型后的一体式车身无需再进行二次热处理,大幅提高制造效率。一体化压铸其实并不是什么新技术,但通过与CTC技术的结合,可以将制造成本以及车身重量进一步压低。但实际使用中,如果出现底盘磕碰的现象,那维修费用将会非常非常高。
比亚迪:海豹将采用CTB技术
比亚迪在2021年时推出了全新纯电动e3.0平台,将驱动电机、电机控制器、减速器、高压配电箱、逆变器、车载充电器、整车控制器、电池管理系统等8大模块整合,实现“八合一”动力系统集成。电池依然使用刀片电池,并将整车的驱动、制动、转向等功能深度融合。比亚迪全新e3.0平台实现了“八合一”动力系统集成,搭配比亚迪引以为傲的刀片电池,将带来更好的驾乘体验。
5月20日预售的全新车型海豹将会基于e3.0平台所打造,并且还将会使用CTB电池车身一体化技术。简单来说,海豹就是在“八合一”的基础上更进一步地将电池做到了车身中,刀片电池把安全和强度融入作为整车的一部分。比亚迪的CTB技术从结构上来看依然有独立的电池包,只是在安装的时候将电池包与车身进行硬链接,并使用封胶对其缝隙进行封装,从而达到一体化的效果。
目前比亚迪的这套方案所曝光的资料还不多,从已经曝光的图片来看,比亚迪的CTB电池车身一体化技术是将车内的地板面板与电池包上壳体合二为一,也就是说比亚迪在设计制造电池包的时候,把电池系统作为一个整体与车身集成,这样的效果就是电池本身的密封及防水要求可以满足,电池与成员舱的密封也相对简单,整体的风险可控。
宁德时代:加速CTC研发布局
2020年8月,宁德时代宣布研发电池底盘一体化新技术。目前,宁德时代正在加快CTC的研发攻关,并宣布计划于2025年左右推出高度集成化的CTC技术,有望在2028年前后升级至第五代智能化CTC。宁德时代目前的CTC技术目前还属于攻坚阶段,并没有发布最终的产品,作为电池行业的龙头企业,宁德时代自然不会放过CTC技术这个风口浪尖。
据悉,宁德时代的集成化CTC技术不仅会重新布置电池,还会纳入包括电机、电控、DC/DC、OBC等动力部件。将电芯与车身、底盘、电驱动、热管理及各类高低压控制模块等集成一体,使行驶里程突破1000km。CTC技术未来发展如何
◆CTC技术对产业发展的影响
对于整车企业来说,CTC技术直接涉及到底盘,这是车企最为关心的核心部件。因此,拥有更多底盘研发经验的车企,在未来将会拥有更多的主导权,而不具备开发优势的车企最终在底盘等硬件环节也将丧失主导权。
而对于电池企业来说,CTC技术的应用就要求电池制造商从更早的阶段就介入车型设计中,这就要求电池企业具备更强的研发设计能力,以便于配合部分主机厂进行深度开发。预计未来将会出现更多的电池厂与主机厂的深度合作。CTC技术的应用就意味着车企与电池厂商的结合将更加紧密,但这之间的主导权争夺也自然会出现,车企与电池厂商都希望按照各自的标准来执行,而这很可能将关乎到未来整个行业的话语权。
此外,电池企业缺乏对车辆底盘的开发经验和技术积累,因此在CTC的研发过程中很可能会失去对整个项目的主导权,打破目前电池厂商的强势地位。
◆CTC技术与换电技术谁更符合当下发展?
其实,这个问题还不好说。
在2021年时,国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中,就提出了大力推动充换电网络建设。因此目前以 北汽新能源 、蔚来、宁德时代、吉利等为首的各大品牌,都相继推出各自的换电技术。
而同样是在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中,也提出了要研发新一代模块化高性能整车平台,攻关纯电动汽车底盘一体化设计、多能源动力系统集成技术。
不同于换电,CTC技术则是向着另一个方向发展,相比较于换电技术,CTC技术则在降低成本、提高续航以及轻量化方面有着较大的优势,这也就使得各大厂商也愿意在CTC技术上进行布局。而CTC技术相较于换电则没有那么灵活,但成本低、增加续航以及车辆轻量化则是换电所不具备的优势。
总的来说,目前两种技术还都属于起步阶段,并且各自存在其独特的优势,这两种技术都属于未来电动车发展的趋势之一,只是最终结果会倾向于谁,目前下定论还为时尚早。
全文总结:CTC技术目前确实处在风口浪尖上,并且也是未来电池技术发展的重要方向之一。以目前的情形来看,海外品牌中只有特斯拉将CTC技术进行了落地,而国内也只有零跑以及比亚迪近期会将这一技术应用到量产车中。并且,这一技术如果大规模应用,还将对主机厂、电池企业以及整个供应链体系提出一套全新的标准。所以,目前想要将这项技术大规模应用,可能还需要很长一段时间。
@2019
锰铜是一种精密电阻合金,通常以线材供应,也有少量的板、带材,在各类仪器仪表中有着广泛的用途同时,该材料又是一种超高压力敏感材料,测压上限可高达500Pa。锰铜具有良好的压阻效应广泛应用于爆轰、高速撞击、动态断裂、新材料合成等高温高压环境的压力测量。锰铜的电阻变化与外界压力近似为线性函数关系(即压阻系数K近为常数),且电阻温度系数小,通过由锰铜作为敏感元件制成的传感器,就可实现将动态高压下的压力测量转化为对锰铜电阻变化的测量。
基本信息
利用锰铜合金的压阻效应测量压力已有90 多年的历史了。60 年代, Fuller 和Price、Bernstein 和Keough等人率先将锰铜传感器应用于动态高压(冲击波)的测试中。经过多年来的研究表明, 尽管锰铜合金的压阻系数不是很高, 但由于它具有灵敏度高、响应快、线性较好、电阻温度系数小等特点, 非常适合于制作超高压力传感器。其有效量程为1 ~ 50GPa , 是目前测压上限最高的直接式压力传感器, 广泛应用于研究材料中弹塑性波的传播特性、动态断裂、层裂、相变、炸药爆轰等方面。然而, 国防、军事等特殊部门迫切需要对更高的压力进行直接测量, 并要求传感器具有极快的响应。对锰铜传感器在这两方面的研究进展进行了简单的总结 。
锰铜的性质
Cu-Mn合金是应用较广的阻尼材料,属热弹性马氏体相变范畴。这类合金在300-600℃进行时效热处理时,合金组织向正马氏体孪晶组织转变,而正马氏体孪晶组织极不稳定,当受到交振动应力时将发生重新排列运动,从而吸收大量的能量,表现出阻尼效果 。
锰铜具有良好的压阻效应广泛应用于爆轰、高速撞击、动态断裂、新材料合成等高温高压环境的压力测量。锰铜的电阻变化与外界压力近似为线性函数关系(即压阻系数K近为常数),且电阻温度系数小,通过由锰铜作为敏感元件制成的传感器,就可实现将动态高压下的压力测量转化为对锰铜电阻变化的测量。
分类
BMn3-12(又称锰铜)按用途可分为精密型和分流器型两种,使用温度范围分别为0-45℃和0-100℃。
BMn40-1.5(又称康铜)是比BMn3-12(又称锰铜)更早使用的一种精密电阻合金,它的优点是:具有低的电阻温度系数,而且电阻—温度曲线的直线性关系比BMn3-12好,可在较宽的温度范围内使用;它的耐热性比BMn3-12好、可以用至400℃,而3—12锰白铜的最高使用温度为300℃;耐蚀性也比BMn3-12好.还具有良好的加工性和针焊性。它的缺点足对铜的热电势太高,不宜于做直流标淮电阻和测量仪器中的分流器,而适用于做交流用的精密电阻、滑动电阻、启动、调节变压器及电阻应变计等。另外,BMn40-1.5还可以用作热电偶和热电偶补偿导线。
特点
Cu-Mn系高阻尼合金的特点是:Mn含量越高(>50%),应变量越大高温时效时间越长,阻尼性能越高。但这些倾向各有一极限,当超越这一极限时,反而出现阻尼性能下降的趋势 。另外,这类阻尼合金对工作温度非常敏感,当温度为Neel点温度时,每2个相邻Mn原子构成的原子磁偶将呈反磁性有序排列,形成反磁性磁畴。在受到外界运动时,磁畴产生运动,形成内耗,这是Mn-Cu系合金特有的一种阻尼机制。当温度超过Neel点时,这种磁畴有序排列受到破坏,阻尼性能下降。
而盛产铝,曾经大力在变压器、电机等中提倡使用铝线。但事实证明,使用铝线主要存在
有以下几方面问题:
1、等截面积铝线比铜线载流量低,因此,如果要使用铝线,其截面积必须加大。整个设备体积也随之加大。
2、铝的熔点低,主要问题在于设备短时耐热问题上。对于电机类设备,短时发热较高是目前技术上无法回避的。
3、焊接问题。铜的焊接比较容易,且可靠,而铝焊接比较麻烦,问题也多些。
如果看到同容量、电压、电流设备,采用铝线其外形有与用铜线差不多大,可能是市场经济下偷工减料的产物。即便价格低也不足取。
铝有多种优良性能,因而铝有着极为广泛的用途.
(1)铝的密度很小,仅为2.7 g/cm3,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝、超硬铝;防锈铝、铸铝等.这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业.此外,宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金.例如,一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成.船舶建造中也大量使用铝,一艘大型客船的用铝量常达几千吨.
(2)铝的导电性仅次于银、铜,虽然它的导电率只有铜的2/3,但密度只有铜的1/3,所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半.铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途.
(3)铝是热的良导体,它的导热能力比铁大3倍,工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等.
(4)铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银),在100 150 ℃时可制成薄于0.01 mm的铝箔,这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等,还可制成铝丝、铝条,并能轧制各种铝制品.
(5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜,不易受到腐蚀,常被用来制造化学反应器,医疗器械,冷冻装置,石油和天然气管道等.
(6)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色),常用来做涂料,俗称银粉、银漆,以保护铁制品不被腐蚀,而且美观.
航空材料 、铝热反应 、铝锅等。
铝可以从其它氧化物中置换金属铝热法。其合金质轻而坚韧,是制造飞机、火箭、汽车的结构材料。纯铝大量用于电缆。广泛用来制作日用器皿。
铝的密度很小,仅为2.7 g/cm,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外,宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其铝合金。
铝的导电性仅次于银、铜,虽然它的导电率只有铜的2/3,但密度只有铜的1/3,所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半。
铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。
1986年初,菲律宾的马尼拉,传出了一大新闻:一个叫丁格尔的工程师经过现场表演,高兴地宣布,他最新改装成功靠水作动力的汽车;行程147公里,只用了半升汽油和15升水。
水怎么成了汽车的燃料?这同水的成分有关。水本身是由氢和氧化合而成的。尽管水中的氢、氧原子十分“团结”,但只要通过特殊的办法,就可以把它们分离成为能燃烧的氢和可助燃的氧。试验证明,氢在空气中燃烧,可获得1000度以上的高温,而在氧气中燃烧,温度还要高两倍半。所以,只要将水分解,得到氢、氧两“兄弟”,便可获得“风助火势”的效果。
人们曾设想:要是在汽车上安装一个微型的分解装置,将燃料箱灌满水,随车制取氢气和氧气作燃料,就能驱动汽车了。
1985年9月,英国一位发明家,在水箱的水面下设置一个旋转的铝鼓,再用一条铝丝伸向铝鼓,只要在铝丝和鼓之间加上1.8万伏的高压,就可以放出氢和氧,通过发动机的气化器驱动汽车。他还用发动机驱动一个交流电机,作为产生分解水的电力。
然而,未等英国发明家试车,菲律宾工程师丁格尔却捷克先登了。他经过14年的努力,设计出一个“秘密装置”,设置在一块磁石上面,把水缸和气化器连接起来。这辆汽车只需几次滴汽油启动,然后切断燃料供应,便能用海水、啤酒、可口可乐,甚至尿作“燃料”驱动。
用水代汽油开汽车,现在还只是一种实验,科学家正在探索实用的途径。1990年,日本发明家川中松义郎已研制成用水作燃料的汽车发动机,它比汽油发动机发出高三倍的动力。可以预见,水将成为汽车的新能源。