Tin tức

Phần 2. Công nghệ: đùn nhôm + hàn khuấy ma sát là xu hướng chủ đạo, hàn laser và FDS hoặc trở thành hướng đi trong tương lai

1. So với đúc khuôn và dập, đùn nhôm tạo hình rồi hàn là công nghệ chủ đạo của hộp ắc quy hiện nay.

1) Độ sâu kéo của vỏ dưới cụm pin được hàn bằng tấm nhôm dập, độ rung và độ bền va đập của cụm 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 xe và khung gầm;

2) Khay pin nhôm đúc trong chế độ đúc khuôn áp dụng toàn bộ khuôn đúc một lần. Nhược điểm là hợp kim nhôm dễ bị đúc chìm, nứt, cô lập lạnh, lõm, xốp và các khuyết tật khác trong quá trình đúc. Tính chất bịt kín của sản phẩm sau khi đúc kém, độ giãn dài của hợp kim nhôm đúc thấp, dễ bị biến dạng sau khi va chạm;

3) Khay đựng pin hợp kim nhôm đùn là thiết kế khay đựng pin chủ đạo hiện nay, thông qua quá trình ghép nối và gia công các cấu hình để đáp ứng các nhu cầu khác nhau, có ưu điểm là thiết kế linh hoạt, gia công thuận tiện, dễ sửa đổi, v.v. Hiệu suất Khay đựng pin hợp kim nhôm đùn có độ cứng cao, khả năng chống rung, hiệu suất đùn và va đập.

2. Cụ thể, quy trình đùn nhôm để tạo thành hộp pin như sau:

Tấm đáy của thân hộp được tạo thành bằng cách hàn khuấy ma sát sau khi thanh nhôm được đùn ra, và thân hộp đáy được tạo thành bằng cách hàn với bốn tấm bên. Hiện tại, thanh nhôm định hình chính thống sử dụng 6063 hoặc 6016 thông thường, độ bền kéo về cơ bản là từ 220 ~ 240MPa, nếu sử dụng nhôm 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 20% ​​~ 30%.

3. Công nghệ hàn cũng liên tục được nâng cấp, xu hướng chủ đạo hiện nay là hàn khuấy ma sát

Do nhu cầu ghép nối hồ sơ, công nghệ hàn có tác động lớn đến độ phẳng và độ chính xác của hộp pin. Công nghệ hàn hộp pin được chia thành hàn truyền thống (hàn TIG, CMT), và hiện nay là hàn ma sát chính thống (FSW), 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 sinh ra giữa điện cực vonfram và mối hàn để nung chảy kim loại cơ bản và dây hàn, tạo thành 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 trở nên mỏng hơn và độ chính xác về kích thước sau khi hàn được cải thiện, hàn TIG ở thế bất lợi.

CMT là một quy trình hàn MIG/MAG mới, sử dụng dòng điện xung lớn để tạo hồ quang dây hàn một cách trơn tru, thông qua sức căng bề mặt vật liệu, trọng lực và bơm cơ học, tạo thành mối hàn liên tục, với lượng nhiệt đầu vào nhỏ, không bắn tóe, độ ổn định của hồ quang và tốc độ hàn nhanh và các ưu điểm khác, có thể sử dụng để hàn nhiều loại vật liệu. Ví dụ, cấu trúc hộp dưới gói pin được sử dụng bởi các mẫu BYD và BAIC chủ yếu áp dụng công nghệ hàn CMT.

4. Hàn nóng chảy truyền thống có các vấn đề như biến dạng, rỗ khí và hệ số mối hàn thấp do nhiệt lượng đầu vào lớn. Do đó, công nghệ hàn khuấy ma sát hiệu quả hơn và xanh hơn với chất lượng hàn cao hơn đã được sử dụng rộng rãi.

FSW dựa trên nhiệt sinh ra do ma sát giữa kim trộn quay và vai trục và kim loại cơ bản làm nguồn nhiệt, thông qua sự quay của kim trộn và lực dọc của vai trục để đạt được dòng chảy dẻo hóa của kim loại cơ bản để có được mối hàn. Mối hàn FSW có độ bền cao và hiệu suất bịt kín tốt được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàn hộp pin. Ví dụ, hộp pin của nhiều mẫu xe 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 cần hàn để làm nóng chảy vật liệu và tạo thành mối hàn 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 độ khó của hàn laser hợp kim nhôm.

5. Để giảm thiểu tác động của biến dạng hàn đến độ chính xác kích thước hộp, công nghệ tự siết bu lông (FDS) và công nghệ liên kết đã được đưa vào sử dụng, trong đó có 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 bu lông và vít tự khai thác thông qua trục siết chặt 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 pin năng lượng mới, quy trình này chủ yếu áp dụng cho hộp kết cấu khung, với quy trình liên kết, để đảm bảo đủ độ bền kết nối đồng thời thực hiện hiệu suất bịt kín của hộp. Ví dụ, vỏ pin của mẫu xe ô tô NIO sử dụng công nghệ FDS và đã được sản xuất hàng loạt. Mặc dù công nghệ FDS có những ưu điểm rõ ràng, nhưng nó cũng có những nhược điểm: chi phí thiết bị cao, chi phí 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: thị trường hộp pin có không gian lớn, với tốc độ tăng trưởng kép nhanh

Xe điện thuần túy tiếp tục tăng về số lượng và không gian thị trường của hộp pin cho xe năng lượng mới đang mở rộng nhanh chóng. Dựa trên ước tính doanh số bán xe năng lượng mới trong nước và toàn cầu, chúng tôi tính toán không gian thị trường trong nước của hộp pin xe năng lượng mới bằng cách giả định giá trị trung bình trên một đơn vị của hộp pin năng lượng mới:

Giả định cốt lõi:

1) Lượng xe năng lượng mới bán ra tại Trung Quốc năm 2020 là 1,25 triệu. Theo Kế hoạch phát triển trung hạn và dài hạn của ngành công nghiệp ô tô do ba bộ và ủy ban ban hành, có thể giả định hợp lý rằng lượng xe du lịch năng lượng mới bán ra tại Trung Quốc năm 2025 sẽ đạt 6,34 triệu, sản lượng xe năng lượng mới sản xuất ở nước ngoài sẽ đạt 8,07 triệu.

2) Lượng xe điện bán ra trong nước năm 2020 chiếm 77%, giả định năm 2025 chiếm 85%.

3) Độ thấm của hộp ắc quy và giá đỡ bằng hợp kim nhôm được duy trì ở mức 100%, giá trị của một chiếc xe đạp là 3000 nhân dân tệ.

Kết quả tính toán: ước tính đến năm 2025, không gian thị trường hộp pin cho xe chở khách năng lượng mới ở Trung Quốc và nước ngoài sẽ đạt khoảng 16,2 tỷ nhân dân tệ và 24,2 tỷ nhân dân tệ, tốc độ tăng trưởng kép từ năm 2020 đến năm 2025 sẽ lần lượt là 41,2% và 51,7%.