Bagian 2. Teknologi: ekstrusi aluminium + pengelasan gesekan aduk sebagai arus utama, pengelasan laser dan FDS atau menjadi arah masa depan
1. Dibandingkan dengan die casting dan stamping, ekstrusi aluminium yang membentuk profil dan kemudian pengelasan adalah teknologi utama kotak baterai saat ini.
1) Kedalaman gambar cangkang di bawah paket baterai yang dilas oleh pelat aluminium stamping, getaran dan kekuatan benturan yang tidak memadai dari paket baterai, dan masalah lainnya mengharuskan perusahaan mobil untuk memiliki kemampuan desain terintegrasi yang kuat dari bodi dan sasis;
2) Baki baterai aluminium cor dalam mode die casting mengadopsi seluruh cetakan satu kali. Kerugiannya adalah paduan aluminium rentan terhadap undercasting, retak, isolasi dingin, depresi, porositas, dan cacat lainnya dalam proses pengecoran. Properti penyegelan produk setelah pengecoran buruk, dan perpanjangan paduan aluminium cor rendah, yang rentan terhadap deformasi setelah benturan;
3) Baki baterai paduan aluminium ekstrusi merupakan skema desain baki baterai arus utama saat ini, melalui penyambungan dan pemrosesan profil untuk memenuhi berbagai kebutuhan, memiliki keunggulan desain fleksibel, pemrosesan nyaman, mudah dimodifikasi, dan sebagainya; Performa Baki baterai paduan aluminium ekstrusi memiliki kekakuan tinggi, ketahanan terhadap getaran, kinerja ekstrusi dan benturan.
2. Secara khusus, proses ekstrusi aluminium untuk membentuk kotak baterai adalah sebagai berikut:
Pelat bawah badan kotak dibentuk dengan pengelasan gesekan aduk setelah batang aluminium diekstrusi, dan badan kotak bawah dibentuk dengan pengelasan dengan empat pelat samping. Saat ini, profil aluminium arus utama menggunakan 6063 atau 6016 biasa, kekuatan tarik pada dasarnya antara 220 ~ 240MPa, jika penggunaan aluminium ekstrusi berkekuatan lebih tinggi, kekuatan tarik dapat mencapai lebih dari 400MPa, dibandingkan dengan kotak profil aluminium biasa dapat mengurangi berat hingga 20% ~ 30%.
3. Teknologi pengelasan juga terus ditingkatkan, arus utama saat ini adalah pengelasan gesekan aduk
Karena kebutuhan untuk menyambung profil, teknologi pengelasan memiliki dampak besar pada kerataan dan keakuratan kotak baterai. Teknologi pengelasan kotak baterai dibagi menjadi pengelasan tradisional (pengelasan TIG, CMT), dan sekarang pengelasan gesekan arus utama (FSW), pengelasan laser yang lebih canggih, teknologi pengencangan baut sendiri (FDS) dan teknologi pengikatan.
Pengelasan TIG dilakukan di bawah perlindungan gas inert, menggunakan busur yang dihasilkan antara elektroda tungsten dan hasil las untuk memanaskan logam dasar dan mengisi kawat, sehingga menghasilkan las berkualitas tinggi. Namun, seiring dengan evolusi struktur kotak, ukuran kotak menjadi lebih besar, struktur profil menjadi lebih tipis, dan akurasi dimensi setelah pengelasan ditingkatkan, pengelasan TIG berada pada posisi yang kurang menguntungkan.
CMT adalah proses pengelasan MIG/MAG baru, yang menggunakan arus pulsa besar untuk membuat kawat las melengkung dengan lancar, melalui tegangan permukaan material, gravitasi, dan pemompaan mekanis, membentuk las kontinu, dengan masukan panas kecil, tanpa percikan, stabilitas busur, dan kecepatan pengelasan cepat serta keunggulan lainnya, dapat digunakan untuk pengelasan berbagai material. Misalnya, struktur kotak di bawah paket baterai yang digunakan oleh model BYD dan BAIC sebagian besar mengadopsi teknologi pengelasan CMT.
4. Pengelasan fusi tradisional memiliki masalah seperti deformasi, porositas, dan koefisien sambungan las yang rendah akibat masukan panas yang besar. Oleh karena itu, teknologi pengelasan gesek aduk yang lebih efisien dan ramah lingkungan dengan kualitas pengelasan yang lebih tinggi telah banyak digunakan.
FSW didasarkan pada panas yang dihasilkan oleh gesekan antara jarum pencampur yang berputar dan bahu poros serta logam dasar sebagai sumber panas, melalui putaran jarum pencampur dan gaya aksial bahu poros untuk mencapai aliran plastisisasi logam dasar guna memperoleh sambungan las. Sambungan las FSW dengan kekuatan tinggi dan kinerja penyegelan yang baik banyak digunakan dalam bidang pengelasan kotak baterai. Misalnya, kotak baterai dari banyak model Geely dan Xiaopeng mengadopsi struktur pengelasan gesekan dua sisi.
Pengelasan laser menggunakan sinar laser dengan kepadatan energi tinggi untuk menyinari permukaan material yang akan dilas guna melelehkan material dan membentuk sambungan yang andal. Peralatan pengelasan laser belum banyak digunakan karena tingginya biaya investasi awal, waktu pengembalian yang lama, dan sulitnya pengelasan laser paduan aluminium.
5. Untuk mengurangi dampak deformasi pengelasan pada akurasi ukuran kotak, teknologi pengencangan baut sendiri (FDS) dan teknologi ikatan diperkenalkan, di antaranya perusahaan terkenal adalah WEBER di Jerman dan 3M di Amerika Serikat.
Teknologi sambungan FDS merupakan jenis proses pembentukan dingin sambungan baut dan sekrup sadap sendiri melalui poros pengencang pusat peralatan untuk melakukan putaran motor berkecepatan tinggi yang akan dihubungkan ke pelat, gesekan, panas, dan deformasi plastik. Biasanya digunakan dengan robot dan memiliki tingkat otomatisasi yang tinggi.
Di bidang produksi kemasan baterai energi baru, proses ini terutama diterapkan pada kotak struktur rangka, dengan proses pengikatan, untuk memastikan kekuatan sambungan yang memadai sekaligus mewujudkan kinerja penyegelan kotak. Misalnya, casing baterai model Mobil NIO menggunakan teknologi FDS dan telah diproduksi secara kuantitatif. Meskipun teknologi FDS memiliki keunggulan yang jelas, teknologi ini juga memiliki kelemahan: biaya peralatan yang tinggi, biaya tonjolan dan sekrup pasca-las yang tinggi, dll., dan kondisi pengoperasian juga membatasi penerapannya.
Bagian 3. Pangsa Pasar: pasar kotak baterai besar, dengan pertumbuhan gabungan yang cepat
Kendaraan listrik murni terus meningkat volumenya, dan pangsa pasar kotak baterai untuk kendaraan energi baru berkembang pesat. Berdasarkan estimasi penjualan kendaraan energi baru di dalam negeri dan global, kami menghitung pangsa pasar kotak baterai kendaraan energi baru di dalam negeri dengan mengasumsikan nilai rata-rata per unit kotak baterai energi baru:
Asumsi inti:
1) Volume penjualan kendaraan energi baru di Tiongkok pada tahun 2020 adalah 1,25 juta. Menurut Rencana Pembangunan Jangka Menengah dan Panjang Industri Otomotif yang dikeluarkan oleh tiga Kementerian dan komisi, masuk akal untuk mengasumsikan bahwa volume penjualan kendaraan penumpang energi baru di Tiongkok pada tahun 2025 akan mencapai 6,34 juta, dan produksi kendaraan energi baru di luar negeri akan mencapai 8,07 juta.
2) Volume penjualan domestik kendaraan listrik murni mencapai 77% pada tahun 2020, dengan asumsi volume penjualan akan mencapai 85% pada tahun 2025.
3) Permeabilitas kotak baterai dan braket paduan aluminium dipertahankan pada 100%, dan nilai satu sepeda adalah RMB3000.
Hasil perhitungan: diperkirakan pada tahun 2025, ruang pasar kotak baterai untuk kendaraan penumpang energi baru di Tiongkok dan luar negeri akan mencapai sekitar RMB 16,2 miliar dan RMB 24,2 miliar, dan tingkat pertumbuhan gabungan dari tahun 2020 hingga 2025 akan menjadi 41,2% dan 51,7%.
Waktu posting: 16-Mei-2022
