全球環保政策對燃油效率限制加速了輕量化材料競爭體系的發展.為此，POSCO成立了復合材料TFT(專項組)，提供相應業務的服務。

順應CO₂排放限制的環保政策,全球車企不僅僅是尾氣排放,還對碳中和層面進行規劃。

LCA(全生命周期)中鐵和非鐵材料在LCA(全生命周期)的表現,原材料生產中CO₂碳排放鐵為樹脂的7%，鋁的19%水平。

并且,鐵常用的沖壓工藝CO₂碳排放量也比鋁和樹脂的常用加工工藝低很多。

POSCO積極配合車企,為其提供鋼材應用及CO₂排放限制的環保政策方面的服務.且為所有鋼材產品獲得EPD(環保產品認證)，提供給需求的客戶. (EPD認證 : 產品在其全生命周期內以何種方式對環境造成的影響的說明)。

新能源動力電池技術，由初期改造內燃機和燃油箱位置安裝電池發展到車身底部中安放滑板式電池包，以及向電池外殼作為車身結構一部分的CTV(Cell to Vehicle)技術發展。目前，POSCO也對CTV技術中鋼材應用解決方案進行先行研究.該技術發展需要確保爆炸的危險性和碰撞時的穩定性，也需要適用于整個車體的廣寬幅千兆鋼，POSCO可生產供應CTV需求的廣寬幅千兆鋼。

 復合材料可充分發揮鋼和鋁的性能優勢進行結構優化方案設計，為客戶提供最佳優化解決方案.我司復合材料TFT(專項組)，可提供碰撞分析得出能量的分散和吸能部位進行復合材料(千兆杠+鋁)的優化配置方案.并以此為依據，結合重量、成本、性能等因素為企業提供復合材料應用的最佳解決方案。

POSCO已自主設計完成3種電池包方案 (PBP: Posco Battery Pack, 內燃機改造型/應用千兆鋼型/復合材料型)。

最近完成開發的復合材料型PBP在重量，成本，性能方面均優于全鋁電池包。

根據上訴相關研究，為客戶在材料應用中的需求和技術上提供多方面的技術支援.除此,還可對鋼鋁復合材料應用中的替換機械連接的電阻焊技術支援、焊接處腐蝕問題的高耐蝕鋼應用，以及高延伸、高強度要求的千兆鋼材料應用等方面，為車企研發提供相應的解決方案。

 POSCO集團

WSD* (World Steel Dynamics：全球鋼鐵專業分析機構）: 世界最具競爭力的鋼鐵公司連續12年排名第一

 - 21年總銷售額76萬億（韓元）/員工數 18000多人/覆蓋52個國家

 - 加工中心及法人運營情況說明

POSCO低碳環保規劃藍圖

POSCO于20年12月11日發布到2050年實現”碳中和(Carbon Neutral)”目標，并發表了氣候行動報告書等低碳環保計劃的推進。

為實現2050年碳中和目標,制定了2030年和2040年將碳排放分別減少20%和50%的中長期目標 ,且分階段開發多種碳減排解決方案和技術。

第一階段，用更經濟的低碳能源來提高能源效率。

第二階段，提高廢鋼的利用率， 最大限度地利用碳捕獲存儲技術。

最終目標，開發氫能源煉鐵技術，最終實現基于氫還原和再生能源的碳中和煉鐵工程。

復合材料特點

——材質特征及 LCA（全生命周期）

市場環境

?為應對環保， 油耗限制政策 → 輕量化材料競爭激化

- 全球市場:至25年平均油耗控制在23.2km/L以下的規定 (美國)。

?豪華車, 美)中,大型車中非鐵材料應用增速明顯

 - 福特F-150,寶馬i3的上市,驗證了鋁,碳纖維樹脂的可應用性。

?20年的歐洲CO₂排放限制規定適用到21年進行推算，各主機廠賠償金額非常高

 -各主機廠通過制訂長期規劃藍圖，樹立30~50碳中和目標。

 - 不僅對尾氣排放，還包括從原材料生產→加工→廢棄為止的全生命周期層面進行管理。

?從原材料生產 & 加工等 LCA(全生命周期)層面考慮，鋼材最具競爭力優勢

 - 原材料生產中鋼材的 CO₂ 排放量(kg/kg) : 2.09 (碳纖維樹脂的7%, 鋁19%水平)。

 - 根據零件加工工藝的 CO₂ 排放量(kg/kg) : 鋼材沖壓加工的CO₂ 排放量(kg/kg) 最少，數值為0.31。

? 原材料生產至零件制造過程中較少CO₂ 排放: 與鋁相比，以鋼材為基板的復合材料更具優勢。

復合材料應用趨勢

? 復合材料的應用從汽車外板重應用擴展至<新能源汽車電池包>領域

- 新能源車重視續航里程, 加大使用輕量材料

- 電池包模組: 多采用鋁制結構，近來因熱失控危險性問題對鋼的關注度增加

- 電池包殼體: 隨著新能源車生產/銷售增加，對成本和輕量化重視度提高

?  隨著復合材料的應用增加，市場需求量也將隨之增多

 POSCO 復合材料應用方案

——產品供應范圍

? 按復合形式區分制造與采購

 ? 主機廠&零件廠：復合材料零件的設計，加工/生產，非鐵材料的采購 (鋁, 樹脂等)

POSCO : 復合材料應用方案 + 復合材料用鋼材

MM  TF組服務范圍

- 復合材料應用方案 : 為提高客戶效益的技術性/商業性支援服務

- [非鐵組件] : 非鐵組件替換成鋼材或復合材料化來擴大鋼材應用范圍

- [復合零件(非鐵材料+鋼材)] : 通過提供復合零件應用方案開拓新市場

- [復合材料(三明治板, 復合鋼板)] : 與復合鋼板廠家開展合作開發客戶及材料來擴大市場

POSCO 復合材料應用方案

結構設計

?POSCO電池包骨架中應用復合材料的概念設計及樣品檢測

1、概念設計

2、仿真分析性能評估

3、樣品制作

4、性能檢測(3點彎曲測試)

PBP方案

電池包復合材料應用方案及樣品

電池包中應用復合材料的方案

> 復合材料 Posco Battery Pack 設計及樣品制作

> PBP 骨架 (千兆鋼+鋁 復合 )

  - 相比全鋁，相似重量/性能條件下, 單價降低 20%

   - 相比全鋼, 重量降低 10% , 性能提高 20%

   - 復合材料, 鋼約占 71% ,  鋁約占 29%

柱碰評估

> 比鋼(2nd PBP)性能優秀，與Al水平相近

電池包復合材料應用方案樣品

鋁 VS 鋼 VS 復合材料 （電池包重量）

^* 以100kwh為基準換算成60kwh進行對比

- 與鋁制電池包(85kg)相似重量條件下，可保證同等性能

應用范圍

電池包復合材料應用方案及樣品

> 采用鋼+輕質鋁材的復合材料應用設計方案

 ? 特點：比單一材料鋁材成本低 / 比單一鋼材重量輕

> 針對車輛零部件的降本及輕量化目標，提供復合材料應用方案

  - 引擎蓋 :  內板（鋼） + 外板（鋁）  (與韓國整車廠協力先行開發)

  - 電池包 : 鋼制外框 +  鋁制內芯  (POSCO 概念 PBP 完成)

  - 車頂結構件 :  鋼 + 樹脂 + 鋼  (三明治板開發中)

異種金屬點焊

? 異種金屬點焊

○ 目前對異種金屬機械接合技術應用廣泛， 但從降低制造成本方面考慮有待開發點焊技術

○ 由于異種金屬的不同熱/物理特性和金屬間高脆性化合物的形成導致的焊接質量下降，導致點焊應用案例少見

  - 通用在量產凱迪拉克 CT6 座椅靠背中，應用了剛性電極焊接異種金屬

? 電池包復合材料應用方案及樣品

○ 通過優化電極形狀及焊接通電條件改善焊接強度  

  - 剪切拉伸強度(TSS) : 與自沖鉚(SPR)相比，焊接強度在同等及以上水平

  - 十字拉伸強度(CTS): 不同材料組合方式，焊接強度為自沖鉚(SPR)的 40~210% 水平→熔焊的極限鋁材點焊強度的65%水平以上

  - 點焊+防電化腐蝕的結構膠條連接方式比自沖鉚+結構膠連接強度的CTS更高

○ 導出保證異種金屬間焊接性能的最優材料及接合類型

  - 不同鍍層的異種金屬接合特性 : GI(或 EG) > CR > GA 

  - 根據接合類型的特性: 鋼/鋁/鋼 > 鋁/鋼/鋼

? 電池包復合材料應用方案及樣品

○ 剛性連接部件

   - 部件: 鋁/鋼 PKG Tray Ass’y

  - 量產應用: 自沖鉚(SPR)+結構膠(Adhesive), 點焊(RSW)+結構膠(Adhesive)

  - 剛性評估模式: 彎曲性能, 扭轉剛度

  - 兩種接合方式的初期斜率趨同，判斷在車身結構剛性方面性能類似

  * 隨變形量增加斜率產生了差異的原因為，受實際量產中應用的減震墊及制作方法(批量 vs.手工)等影響

  ?  對于剛性連接部件中可采用點焊(RSW)

耐腐蝕性

? 鋼鋁接合位置電化腐蝕

○ 電化腐蝕: 不同金屬間接合處，有一側金屬出現嚴重腐蝕現象

- 電化腐蝕產生條件:①異種金屬、②電氣接觸、③放置于同一電解液 ，以上條件需同時滿足 

? 使用PosMAC1.5鍍層鋼+鋁，可減弱鋼鋁接合處產生的電化腐蝕

○ 鋼鋁卷邊接合部耐腐蝕性測試結果 (12年工況加速模擬腐蝕試驗)

- [Steel INR] CR ? 鍍層 (GI > GA > PosMAC1.5

- [AL OTR] CR接觸 ? 鍍層接觸 (GI > GA > PosMAC1.5)，采用PosMAC1.5鍍層，可同時降低鐵和鋁的腐蝕

- PosMAC1.5與GI的耐腐蝕效果，耐腐蝕效果：鋼材降低50% , 鋁材降低 85%

卷邊接合內部腐蝕狀態 (75 cycle)]

腐蝕深度檢測結果:(中) Steel INR, (右) AL OTR]

? 內板(PosMAC1.5) + 外板(鋁) 引擎蓋部件耐蝕性

- PosMAC1.5-AL, 混動引擎蓋零件制作(小型電動車用), 復合材料中應用磷酸鹽處理及電泳/中涂/上涂/清漆的全部涂裝工藝

- 模擬12年工況加速腐蝕實驗后，內/外板卷邊處, 復合材料連接處的腐蝕情況：未發生腐蝕

- 涂層劃痕處腐蝕情況: PosMAC1.5 內板涂膜未剝離, 鋁發生部分絲狀腐蝕

? PosMAC1.5-AL 復合材料的引擎蓋部件，采用合理的涂層工藝和密封劑時，不會出現耐蝕性缺陷

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