Phần 2. Công nghệ: đùn nhôm + hàn ma sát khuấy là xu hướng chủ đạo, hàn laser và FDS hoặc trở thành hướng đi trong tương lai
1. So với đúc và dập khuôn, ép đùn nhôm và sau đó hàn là công nghệ chủ đạo của hộp pin hiện nay.
1) Độ sâu bản vẽ của vỏ dưới bộ pin được hàn bằng tấm nhôm dập, độ rung và va đập của bộ pin không đủ và các vấn đề khác đòi hỏi các doanh nghiệp ô tô phải có khả năng thiết kế tích hợp mạnh mẽ của thân và khung xe;
2) Khay pin nhôm đúc ở chế độ đúc khuôn áp dụng toàn bộ quá trình đúc một lần.Nhược điểm là hợp kim nhôm dễ bị đúc, nứt, cách ly lạnh, trầm cảm, xốp và các khuyết tật khác trong quá trình đúc.Đặc tính bịt kín của sản phẩm sau khi đúc kém, độ giãn dài của hợp kim nhôm đúc thấp, dễ bị biến dạng sau va chạm;
3) Khay pin hợp kim nhôm ép đùn là phương án thiết kế khay pin chủ đạo hiện nay, thông qua việc ghép và xử lý các cấu hình để đáp ứng các nhu cầu khác nhau, có ưu điểm là thiết kế linh hoạt, xử lý thuận tiện, dễ sửa đổi, v.v.;Hiệu suất Khay pin hợp kim nhôm ép đùn có độ cứng cao, khả năng chống rung, ép đùn và chống va đập.
2. Cụ thể quy trình ép đùn nhôm để tạo thành hộp ắc quy như sau:
Tấm dưới cùng của thân hộp được hình thành bằng cách hàn khuấy ma sát sau khi thanh nhôm được ép đùn, và tấm thân dưới cùng được hình thành bằng cách hàn với bốn tấm bên.Hiện nay, nhôm định hình chính thống sử dụng loại 6063 hoặc 6016 thông thường, độ bền kéo về cơ bản nằm trong khoảng từ 220 ~ 240MPa, nếu sử dụng nhôm ép đùn có độ bền cao hơn, độ bền kéo có thể đạt hơn 400MPa, so với hộp nhôm định hình thông thường có thể giảm trọng lượng bằng 20% ~ 30%.
3. Công nghệ hàn cũng không ngừng được nâng cấp, xu hướng chủ đạo hiện nay là hàn ma sát khuấy
Do cần phải ghép profile nên công nghệ hàn ảnh hưởng rất lớn đến độ phẳng và độ chính xác của hộp ắc quy.Công nghệ hàn hộp ắc quy được chia thành hàn truyền thống (hàn TIG, CMT) và hiện nay là hàn ma sát (FSW) chủ đạo, hàn laser tiên tiến hơn, công nghệ tự siết bu lông (FDS) và công nghệ liên kết.
Hàn TIG được bảo vệ bằng khí trơ, sử dụng hồ quang được tạo ra giữa điện cực vonfram và vật hàn để làm nóng chảy kim loại cơ bản và dây hàn, tạo thành các mối hàn chất lượng cao.Tuy nhiên, với sự phát triển của cấu trúc hộp, kích thước hộp trở nên lớn hơn, cấu trúc biên dạng mỏng hơn và độ chính xác về kích thước sau khi hàn được cải thiện, hàn TIG gặp bất lợi.
CMT là một quy trình hàn MIG / MAG mới, sử dụng dòng xung lớn để làm cho dây hàn trơn tru, thông qua sức căng bề mặt vật liệu, trọng lực và bơm cơ học, tạo thành một mối hàn liên tục, với lượng nhiệt đầu vào nhỏ, không bắn tung tóe, ổn định hồ quang và tốc độ hàn nhanh và các ưu điểm khác, có thể được sử dụng cho nhiều loại vật liệu hàn.Ví dụ, cấu trúc hộp bên dưới gói pin được sử dụng bởi các mẫu BYD và BAIC chủ yếu áp dụng công nghệ hàn CMT.
4. Hàn nhiệt hạch truyền thống có các vấn đề như biến dạng, độ xốp và hệ số mối hàn thấp do nhiệt lượng đầu vào lớn.Vì vậy, công nghệ hàn khuấy ma sát xanh hiệu quả hơn và chất lượng hàn cao hơn đã được sử dụng rộng rãi.
FSW dựa trên nhiệt sinh ra do ma sát giữa kim trộn quay với vai trục và kim loại cơ bản làm nguồn nhiệt, thông qua chuyển động quay của kim trộn và lực dọc trục của vai trục để đạt được dòng dẻo của kim loại cơ bản để có được mối hàn.Mối hàn FSW có độ bền cao và khả năng bịt kín tốt được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàn hộp ắc quy.Ví dụ, hộp pin của nhiều mẫu Geely và Xiaopeng áp dụng cấu trúc hàn khuấy ma sát hai mặt.
Hàn laser sử dụng chùm tia laser có mật độ năng lượng cao để chiếu xạ bề mặt vật liệu được hàn để làm nóng chảy vật liệu và tạo thành mối nối đáng tin cậy.Thiết bị hàn laser chưa được sử dụng rộng rãi do chi phí đầu tư ban đầu cao, thời gian hoàn vốn dài và khó hàn laser hợp kim nhôm.
5. Để giảm bớt tác động của biến dạng hàn đến độ chính xác của kích thước hộp, công nghệ tự siết bu lông (FDS) và công nghệ liên kết được giới thiệu, trong đó các doanh nghiệp nổi tiếng là WEBER ở Đức và 3M ở Hoa Kỳ.
Công nghệ kết nối FDS là một loại quy trình tạo hình nguội của kết nối vít và bu lông tự khai thác thông qua trục siết của trung tâm thiết bị để thực hiện chuyển động quay tốc độ cao của động cơ được kết nối với tấm ma sát nhiệt và biến dạng dẻo.Nó thường được sử dụng với robot và có mức độ tự động hóa cao.
Trong lĩnh vực sản xuất gói pin năng lượng mới, quy trình này chủ yếu được áp dụng cho hộp cấu trúc khung, với quy trình liên kết, nhằm đảm bảo đủ cường độ kết nối đồng thời đạt được hiệu suất bịt kín của hộp.Ví dụ: Vỏ pin của mẫu Ô tô NIO sử dụng công nghệ FDS và đã được sản xuất định lượng.Mặc dù công nghệ FDS có những ưu điểm rõ ràng nhưng nó cũng có những nhược điểm: giá thành thiết bị cao, chi phí cho các phần nhô ra và ốc vít sau hàn cao, v.v., và điều kiện vận hành cũng hạn chế ứng dụng của nó.
Phần 3. Thị phần: không gian thị trường hộp pin lớn, tốc độ tăng trưởng kép nhanh chóng
Xe điện thuần túy tiếp tục tăng về số lượng và không gian thị trường hộp pin dành cho xe năng lượng mới đang nhanh chóng mở rộng.Dựa trên ước tính doanh số bán hàng trong nước và toàn cầu của xe năng lượng mới, chúng tôi tính toán dung lượng thị trường nội địa của hộp pin xe năng lượng mới bằng cách giả định giá trị trung bình trên mỗi đơn vị của hộp pin năng lượng mới:
Các giả định cốt lõi:
1) Doanh số bán xe năng lượng mới ở Trung Quốc vào năm 2020 là 1,25 triệu.Theo Kế hoạch phát triển trung và dài hạn của ngành công nghiệp ô tô do ba Bộ và ủy ban ban hành, thật hợp lý khi giả định rằng doanh số bán xe chở khách sử dụng năng lượng mới ở Trung Quốc vào năm 2025 sẽ đạt 6,34 triệu và sản lượng xe mới ở nước ngoài sẽ tăng lên. xe năng lượng sẽ đạt 8,07 triệu.
2) Doanh số bán xe điện thuần túy trong nước chiếm 77% vào năm 2020, giả định doanh số sẽ chiếm 85% vào năm 2025.
3) Độ thấm của hộp và khung pin bằng hợp kim nhôm được duy trì ở mức 100% và giá trị của một chiếc xe đạp là 3000 RMB.
Kết quả tính toán: ước tính đến năm 2025, dung lượng thị trường hộp ắc quy cho xe chở khách năng lượng mới ở Trung Quốc và nước ngoài sẽ vào khoảng 16,2 tỷ RMB và 24,2 tỷ RMB, tốc độ tăng trưởng kép từ năm 2020 đến năm 2025 sẽ là 41,2% và 51,7%
Thời gian đăng: 16-05-2022
