电动汽车电池能源、排放和行驶里程节省 - 再生铝的力量

汽车行业，更具体地说是电动汽车生产，正在开创一种创新工艺，用于收集废铝并将其加工成新的汽车零件。美国能源部太平洋西北国家实验室与移动技术公司麦格纳合作，刚刚公布了一种新的生产方法，通过消除开采和加工相同数量原铝矿石的需要，可将能源投入减少 50 % 多，二氧化碳排放量减少 90 % 多。此外，轻质铝的使用还可增加电动汽车的续驶里程。

该项获得专利且屡获殊荣的剪切辅助加工和挤压 (ShAPE™) 工艺收集汽车生产中的废料和铝装饰废料，并将其直接转化为适合新汽车零件的材料。他们很快还将准备好生产用于电动汽车的轻质铝零件。

《制造业快报》上的一份新报告和研究论文详细介绍了这一最新进展，它消除了在制造过程中使用的材料中添加新开采的铝的需要。通过降低铝回收成本，制造商可以降低铝部件的总体成本，为他们提供在制造业中替代钢铁的更好替代品。

“我们已经证明，使用 ShAPE 工艺制造的铝部件符合汽车行业的强度和能量吸收标准，”PNNL 材料科学家兼首席研究员 Scott Whalen 说。 “至关重要的是，ShAPE 工艺可以分解废物中的金属杂质，而无需耗能的热处理步骤。仅此一项就节省了大量时间并提高了效率。”

新的报告和研究出版物代表着我们与北美最大的汽车零部件制造商麦格纳四年合作的成果。

麦格纳材料科学主管 Massimo DiCiano 表示：“可持续性是我们所做一切的重中之重。” “从我们的制造流程到我们使用的材料，ShAPE流程就是我们希望为客户发展和创造新的可持续解决方案的一个很好的例子。”

铝的优点

铝是继钢之后汽车工业中使用最广泛的材料。无论是为了增加电动汽车的续航里程还是减少电池容量，更轻更坚固的铝都是制造轻量化汽车以提高效率战略的关键材料。虽然汽车行业目前回收了大部分铝，但它会定期添加新开采的原铝，然后再重新使用以稀释杂质。

金属生产商还依赖于一项历史悠久的工艺：将砖块（业内称为“混合坯料”）预热至550°C以上并持续数小时。预热步骤可以溶解金属原料中的硅、镁或铁等杂质，并通过这一过程使其均匀分布在整个坯料中，这一过程被称为均质化。

相比之下，ShAPE 工艺只需不到一秒的时间即可完成相同的均质化步骤，然后无需预热，即可在几分钟内将固体铝转化为成品。

“我们与麦格纳的合作伙伴在 ShAPE 工艺的开发上取得了一个关键的里程碑，”Whalen 说道。“我们通过制造方形、梯形和多孔部件，展示了其多功能性，这些部件均符合强度和‘延展性’（即变形能力）的质量标准。”

为了进行这些实验，研究团队使用了一种名为 6063 或建筑铝的铝合金。该合金用于各种汽车部件，如发动机支架、保险杠组件、车架导轨和外部装饰。

PNNL 研究团队使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射检查了挤压形状，从而创建了最终产品中每个金属颗粒的排列和微观结构的图像。结果表明，ShAPE 产品同样坚固，并且没有可能导致零件故障的制造缺陷。该产品没有显示出大量金属杂质的迹象，这些杂质可能会导致材料变质并阻碍利用二次回收铝制造新产品的努力。

目前，研究团队正在研究强度更高的铝合金，这种合金常用于电动汽车的电池外壳。

沃伦说：“这项创新只是朝着制造业再生铝循环经济迈出的第一步。” “我们目前正致力于纳入消费后废物流，这可能会为再生废铝创造一个全新的市场。”