本站訊：雙碳政策下，實現(xiàn)經(jīng)濟的綠色低碳轉(zhuǎn)型已成為當前我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的一條核心發(fā)展主線。生物基材料產(chǎn)業(yè)是新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，未來10年，至少將會有20%的石化產(chǎn)品、約8000億美元的石化產(chǎn)品可由生物基產(chǎn)品替代。
低碳轉(zhuǎn)型背景下，電動汽車設(shè)計師在材料選擇上面臨多種挑戰(zhàn)，以電源模塊為例，在電力電子元件的運行和效率方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，所用材料需要滿足低碳排放，及各種性能要求，例如相對漏電起痕指數(shù)（CTI）、相對溫度指數(shù)（RTI）、耐燃性、電氣性能保持率、韌性以及與電子芯片和制造工藝的兼容性等。
材料如何低碳？
要確保電源模塊材料實現(xiàn)低碳，需要與致力于減少從原材料到OEM整個價值鏈碳足跡的供應(yīng)商開展合作，建立起一個循環(huán)價值鏈生態(tài)系統(tǒng)。應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的第一步是與在生產(chǎn)過程中使用可再生或回收原材料的原材料供應(yīng)商合作。一旦建立起合作伙伴關(guān)系，下一步就是材料供應(yīng)商通過在其制造工廠中利用可再生能源來完成制造過程，努力減少、再利用或回收廢物，同時提高水的利用率和效率。
前兩個步驟是實現(xiàn)價值鏈循環(huán)的關(guān)鍵推動力。當材料供應(yīng)商與電源模塊制造商合作時，循環(huán)的下一步就建立起來了。電源模塊生產(chǎn)商通過選擇具有低GWP的材料來優(yōu)化其材料選擇，從而減少二氧化碳足跡。
索爾維的Amodel® Bios PPA等級由部分生物來源的原料制成，并且還使用100%可再生電力生產(chǎn)（在美國）。這兩種技術(shù)的成果是，Amodel® Bios PPA擁有市售PPA的同類最佳GWP，生物基含量達到22%，并且計劃到2025年將生物基含量提升到75%。下面的圖1A和圖1B顯示了從2013年到2021年Amodel® PPA的碳足跡減少以及Amodel® Bios PPA的特定GWP。
圖1A： Amodel® Bios PPA的碳足跡演變 -2013年至2021年間減少了30%碳足跡
圖1B：Amodel® Bios PPA的GWP
以2018年為基準，索爾維在生產(chǎn)Amodel® PPA的制造工廠中相當完善地解決了可持續(xù)性問題。如下面所示，這些工廠使用100%可再生電力（在美國），這是減少碳足跡的關(guān)鍵一步。此外，索爾維還致力于改善用水量，不但將用水量減少15%，同時還減少了50%的不可持續(xù)廢物。下面的圖2中顯示了這些數(shù)字。
圖2：Amodel® PPA制造工廠的可持續(xù)性改進
從技術(shù)角度來看，幾個規(guī)格的Amodel® Bios PPA專為各種電力電子元件（電源模塊、電容器支架、高壓連接器和母線）而設(shè)計。具體包括：Amodel® Bios PPA HFFR R1-133、HFFR R1-145和AE R1-133。這些材料可為HFFR等級提供出色的機械性能、高CTI以及優(yōu)秀的阻燃性（V-0）。
Amodel® Bios PPA具有生物基PPA中最高的Tg（135°C）和熔點（315°C），這有助于在高溫下保持介電強度，同時又能與包括表面貼裝技術(shù)和IR回流焊在內(nèi)的各種電子工藝兼容。
下面的圖3中給出了電源模塊外殼的典型材料特性。
圖3：電源模塊高性能聚合物與熱性能和電氣性能
CTI是電力電子元件領(lǐng)域的一項重要要求，因為節(jié)省封裝空間對于提高電力電子系統(tǒng)的效率發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過讓組件變得更小、更薄，可以減小鋁外殼的整體尺寸，從而減輕重量。
在高溫下保持CTI也是一個考慮因素。下面的圖4顯示了CTI測試方法和分級指數(shù)，圖5顯示了Amodel® Bios PPA的CTI能力。
圖4：CTI測試方法和漏電起痕指數(shù)
如圖4所示，根據(jù)規(guī)范定義的最大CTI > 600（PLC 0）。不過，這并不妨礙我們在測試評估中獲得更高的值。根據(jù)測試標準，PLC仍將保持為0，但通過提供比規(guī)范定義的信息更準確的數(shù)據(jù)，可以獲得更高的值。
圖5：Amodel® Bios PPA的CTI結(jié)果
與標準PPA相比，Amodel® BIOS PPA的另外兩個特點是吸濕性更低（與標準PPA相比降低40%）和更高的沖擊強度（與標準PPA相比提高55%）。在這兩個優(yōu)點的加持下，可以實現(xiàn)出色的尺寸穩(wěn)定性和整體電源模塊性能。Amodel® Bios PPA改進了含水量性能，解決了潮濕環(huán)境中電接觸腐蝕帶來的挑戰(zhàn)。圖6和圖7分別將Amodel® Bios PPA與標準PPA進行了比較。
圖6：吸水率比較
圖7：Amodel® Bios PPA與標準PPA的沖擊性能
考慮到電力電子元件材料選擇的可持續(xù)性和性能要求挑戰(zhàn)，索爾維開發(fā)了Amodel® Bios PPA。這種全新的同類最佳PPA（GWP）已針對下一代電動汽車設(shè)計進行了優(yōu)化。索爾維與客戶共同致力于減少整個行業(yè)的碳足跡，將可持續(xù)發(fā)展作為整個價值鏈不可或缺的一部分。
