ข่าว

ส่วนที่ 2 เทคโนโลยี: การอัดขึ้นรูปอลูมิเนียม + การเชื่อมแบบกวนแรงเสียดทานเป็นกระแสหลัก การเชื่อมด้วยเลเซอร์และ FDS หรือกลายเป็นทิศทางในอนาคต

1. เมื่อเปรียบเทียบกับการหล่อแบบฉีดและการปั๊ม การขึ้นรูปโปรไฟล์ด้วยการอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมและการเชื่อมถือเป็นเทคโนโลยีหลักของกล่องแบตเตอรี่ในปัจจุบัน

1) ความลึกในการดึงของเปลือกใต้ชุดแบตเตอรี่ที่เชื่อมโดยแผ่นอลูมิเนียมปั๊ม แรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกที่ไม่เพียงพอของชุดแบตเตอรี่ และปัญหาอื่นๆ ทำให้บริษัทผลิตรถยนต์จำเป็นต้องมีความสามารถในการออกแบบที่บูรณาการของตัวถังและแชสซีที่แข็งแกร่ง

2) ถาดแบตเตอรี่อลูมิเนียมหล่อในโหมดการหล่อแบบฉีดจะใช้การขึ้นรูปครั้งเดียวทั้งหมด ข้อเสียคือโลหะผสมอลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะเกิดการหล่อใต้ รอยแตก การแยกตัวจากความเย็น รอยยุบ รูพรุน และข้อบกพร่องอื่นๆ ในกระบวนการหล่อ คุณสมบัติการปิดผนึกของผลิตภัณฑ์หลังจากการหล่อไม่ดี และการยืดตัวของโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อต่ำ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเสียรูปหลังจากการชน

3) ถาดแบตเตอรี่โลหะผสมอลูมิเนียมรีดขึ้นรูปเป็นแผนการออกแบบถาดแบตเตอรี่กระแสหลักในปัจจุบัน ผ่านการต่อและการประมวลผลโปรไฟล์เพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกัน มีข้อดีของการออกแบบที่ยืดหยุ่น การประมวลผลที่สะดวก ง่ายต่อการปรับเปลี่ยน และอื่นๆ ประสิทธิภาพ ถาดแบตเตอรี่โลหะผสมอลูมิเนียมรีดขึ้นรูปมีความแข็งแกร่งสูง ทนต่อการสั่นสะเทือน ประสิทธิภาพการรีดขึ้นรูปและแรงกระแทก

2. โดยเฉพาะกระบวนการอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมเพื่อสร้างกล่องแบตเตอรี่มีดังนี้:

แผ่นด้านล่างของกล่องตัวนั้นถูกสร้างขึ้นโดยการเชื่อมแบบเสียดทานหลังจากที่แท่งอลูมิเนียมถูกอัดขึ้นรูป และกล่องตัวนั้นถูกสร้างขึ้นโดยการเชื่อมด้วยแผ่นด้านข้างทั้งสี่แผ่น ในปัจจุบัน โปรไฟล์อลูมิเนียมกระแสหลักใช้ 6063 หรือ 6016 ทั่วไป ความแข็งแรงในการดึงนั้นโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 220 ~ 240MPa หากใช้อลูมิเนียมอัดขึ้นรูปที่มีความแข็งแรงสูงกว่า ความแข็งแรงในการดึงสามารถไปถึงมากกว่า 400MPa เมื่อเทียบกับกล่องโปรไฟล์อลูมิเนียมทั่วไป สามารถลดน้ำหนักได้ 20% ~ 30%

3. เทคโนโลยีการเชื่อมก็มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง กระแสหลักในปัจจุบันคือการเชื่อมแบบเสียดทาน

เนื่องจากจำเป็นต้องต่อโปรไฟล์ เทคโนโลยีการเชื่อมจึงส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเรียบและความแม่นยำของกล่องแบตเตอรี่ เทคโนโลยีการเชื่อมกล่องแบตเตอรี่แบ่งออกเป็นการเชื่อมแบบดั้งเดิม (การเชื่อม TIG, CMT) และการเชื่อมด้วยแรงเสียดทาน (FSW) ในปัจจุบัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ขั้นสูง เทคโนโลยีการขันน็อตให้แน่นด้วยตนเอง (FDS) และเทคโนโลยีการยึดติด

การเชื่อม TIG อยู่ภายใต้การคุ้มครองของก๊าซเฉื่อย โดยใช้อาร์กที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดทังสเตนและการเชื่อมเพื่อให้ความร้อนแก่โลหะฐานและลวดเชื่อม เพื่อสร้างรอยเชื่อมที่มีคุณภาพสูง อย่างไรก็ตาม ด้วยวิวัฒนาการของโครงสร้างกล่อง ขนาดกล่องจะใหญ่ขึ้น โครงสร้างโปรไฟล์จะบางลง และความแม่นยำของมิติหลังการเชื่อมได้รับการปรับปรุง การเชื่อม TIG จึงเสียเปรียบ

CMT คือกระบวนการเชื่อม MIG/MAG แบบใหม่ โดยใช้กระแสพัลส์ขนาดใหญ่เพื่อให้ลวดเชื่อมอาร์กอาร์กได้อย่างราบรื่น โดยอาศัยแรงตึงผิวของวัสดุ แรงโน้มถ่วง และการปั๊มเชิงกล ทำให้เกิดการเชื่อมแบบต่อเนื่อง โดยมีปริมาณความร้อนที่น้อย ไม่มีการกระเซ็น ความเสถียรของอาร์กอาร์ก และความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว รวมถึงข้อดีอื่นๆ อีกด้วย นอกจากนี้ยังสามารถใช้กับการเชื่อมวัสดุต่างๆ ได้หลากหลาย ตัวอย่างเช่น โครงสร้างกล่องใต้ชุดแบตเตอรี่ที่ใช้ในรุ่น BYD และ BAIC ส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีการเชื่อม CMT

4. การเชื่อมแบบฟิวชั่นแบบดั้งเดิมมีปัญหา เช่น การเสียรูป รูพรุน และค่าสัมประสิทธิ์การเชื่อมต่ำที่เกิดจากความร้อนที่เข้ามาในปริมาณมาก ดังนั้น จึงมีการใช้เทคโนโลยีการเชื่อมแบบกวนด้วยแรงเสียดทานที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นพร้อมคุณภาพการเชื่อมที่สูงขึ้นอย่างแพร่หลาย

FSW ขึ้นอยู่กับความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานระหว่างเข็มผสมที่หมุนและไหล่เพลาและโลหะฐานเป็นแหล่งความร้อนผ่านการหมุนของเข็มผสมและแรงตามแนวแกนของไหล่เพลาเพื่อให้เกิดการไหลของพลาสติกของโลหะฐานเพื่อให้ได้ข้อต่อเชื่อม ข้อต่อเชื่อม FSW ที่มีความแข็งแรงสูงและประสิทธิภาพการปิดผนึกที่ดีใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการเชื่อมกล่องแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น กล่องแบตเตอรี่ของ Geely และ Xiaopeng หลายรุ่นใช้โครงสร้างการเชื่อมแบบกวนแรงเสียดทานสองด้าน

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงในการฉายรังสีไปยังพื้นผิวของวัสดุที่จะเชื่อมเพื่อหลอมละลายวัสดุและสร้างข้อต่อที่เชื่อถือได้ อุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์ยังไม่ได้รับความนิยมเนื่องจากต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นที่สูง ระยะเวลาคืนทุนที่ยาวนาน และการเชื่อมด้วยเลเซอร์โลหะผสมอะลูมิเนียมมีความยาก

5. เพื่อบรรเทาผลกระทบของการเสียรูปจากการเชื่อมต่อความแม่นยำของขนาดกล่อง จึงได้นำเทคโนโลยีการขันน็อตให้แน่นอัตโนมัติ (FDS) และเทคโนโลยีการยึดติดเข้ามา โดยมีบริษัทที่มีชื่อเสียงหลายแห่ง เช่น WEBER ในเยอรมนีและ 3M ในสหรัฐอเมริกา

เทคโนโลยีการเชื่อมต่อ FDS เป็นกระบวนการขึ้นรูปเย็นชนิดหนึ่งของการเชื่อมต่อด้วยสกรูเกลียวปล่อยและสลักเกลียวผ่านเพลาขันแน่นของศูนย์กลางอุปกรณ์เพื่อนำการหมุนด้วยความเร็วสูงของมอเตอร์เพื่อเชื่อมต่อกับความร้อนแรงเสียดทานของแผ่นและการเสียรูปพลาสติก โดยทั่วไปแล้วจะใช้กับหุ่นยนต์และมีระดับการทำงานอัตโนมัติสูง

ในด้านการผลิตแบตเตอรี่พลังงานใหม่ กระบวนการนี้ใช้กับกล่องโครงสร้างเฟรมเป็นหลัก โดยมีกระบวนการยึดติด เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรงในการเชื่อมต่อเพียงพอในขณะที่ยังบรรลุประสิทธิภาพการปิดผนึกของกล่อง ตัวอย่างเช่น เคสแบตเตอรี่ของรถยนต์รุ่น NIO ใช้เทคโนโลยี FDS และผลิตในปริมาณมาก แม้ว่าเทคโนโลยี FDS จะมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน ได้แก่ ต้นทุนอุปกรณ์ที่สูง ต้นทุนสูงของส่วนที่ยื่นออกมาหลังการเชื่อมและสกรู เป็นต้น และสภาพการทำงานยังจำกัดการใช้งานอีกด้วย

ส่วนที่ 3 ส่วนแบ่งการตลาด: พื้นที่ตลาดกล่องแบตเตอรี่มีขนาดใหญ่และมีการเติบโตแบบทบต้นอย่างรวดเร็ว

รถยนต์ไฟฟ้าล้วนยังคงเพิ่มปริมาณขึ้นเรื่อยๆ และพื้นที่ตลาดของกล่องแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ก็ขยายตัวอย่างรวดเร็ว โดยอิงจากการประมาณยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศและทั่วโลก เราคำนวณพื้นที่ตลาดของกล่องแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศโดยสมมติมูลค่าเฉลี่ยต่อหน่วยของกล่องแบตเตอรี่พลังงานใหม่:

สมมติฐานหลัก:

1) ปริมาณการขายรถยนต์พลังงานใหม่ในจีนในปี 2020 อยู่ที่ 1.25 ล้านคัน ตามแผนพัฒนาอุตสาหกรรมยานยนต์ระยะกลางและระยะยาวที่ออกโดยกระทรวงและคณะกรรมาธิการทั้งสามแห่ง ถือว่าสมเหตุสมผลที่จะคาดการณ์ว่าปริมาณการขายรถยนต์โดยสารพลังงานใหม่ในจีนในปี 2025 จะสูงถึง 6.34 ล้านคัน และการผลิตยานยนต์พลังงานใหม่ในต่างประเทศจะสูงถึง 8.07 ล้านคัน

2) ปริมาณการขายรถยนต์ไฟฟ้าในประเทศคิดเป็น 77% ในปี 2563 โดยคาดการณ์ว่าปริมาณการขายจะคิดเป็น 85% ในปี 2568

3) ความซึมผ่านของกล่องแบตเตอรี่และตัวยึดที่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมได้รับการรักษาไว้ที่ 100% และมูลค่าของจักรยานหนึ่งคันอยู่ที่ 3,000 หยวน

ผลการคำนวณ: คาดว่าภายในปี 2025 พื้นที่ตลาดกล่องแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์โดยสารพลังงานใหม่ในจีนและต่างประเทศจะอยู่ที่ประมาณ 16,200 ล้านหยวนและ 24,200 ล้านหยวน และอัตราการเติบโตทบต้นจากปี 2020 ถึงปี 2025 จะอยู่ที่ 41.2% และ 51.7%