本站訊：雙碳政策下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的綠色低碳轉(zhuǎn)型已成為當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)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(huì)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(dòng)汽車設(shè)計(jì)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(yùn)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(duì)漏電起痕指數(shù)（cti）、相對(duì)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(shí)現(xiàn)低碳，需要與致力于減少從原材料到oem整個(gè)價(jià)值鏈碳足跡的供應(yīng)商開展合作，建立起一個(gè)循環(huán)價(jià)值鏈生態(tài)系統(tǒng)。應(yīng)對(duì)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(shí)提高水的利用率和效率。

前兩個(gè)步驟是實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈循環(huán)的關(guān)鍵推動(dòng)力。當(dāng)材料供應(yīng)商與電源模塊制造商合作時(shí)，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(jí)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(dá)到22%，并且計(jì)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(zhǔn)，索爾維在生產(chǎn)amodel® ppa的制造工廠中相當(dāng)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(shí)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(jìn)

從技術(shù)角度來看，幾個(gè)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(jì)。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(jí)提供出色的機(jī)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(diǎn)（315°c），這有助于在高溫下保持介電強(qiáng)度，同時(shí)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(xiàng)重要要求，因?yàn)楣?jié)省封裝空間對(duì)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(gè)考慮因素。下面的圖4顯示了cti測試方法和分級(jí)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?cè)跍y試評(píng)估中獲得更高的值。根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)，plc仍將保持為0，但通過提供比規(guī)范定義的信息更準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)ppa相比，amodel® bios ppa的另外兩個(gè)特點(diǎn)是吸濕性更低（與標(biāo)準(zhǔn)ppa相比降低40%）和更高的沖擊強(qiáng)度（與標(biāo)準(zhǔn)ppa相比提高55%）。在這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)的加持下，可以實(shí)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)ppa進(jìn)行了比較。

圖6：吸水率比較

圖7：amodel® bios ppa與標(biāo)準(zhǔn)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(duì)下一代電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。索爾維與客戶共同致力于減少整個(gè)行業(yè)的碳足跡，將可持續(xù)發(fā)展作為整個(gè)價(jià)值鏈不可或缺的一部分。