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Parte 2. Tecnologia: extrusão de alumínio + soldagem por fricção como principal, soldagem a laser e FDS ou se tornar a direção futura

1. Comparado com fundição e estampagem, perfis formadores de extrusão de alumínio e depois soldagem são a tecnologia principal de caixas de bateria atualmente.

1) A profundidade de desenho do invólucro sob a bateria soldada pela placa de alumínio estampada, a vibração insuficiente e a resistência ao impacto da bateria e outros problemas exigem que as empresas automobilísticas tenham forte capacidade de design integrado da carroceria e do chassi;

2) A bandeja da bateria de alumínio fundido no modo de fundição adota toda a moldagem única.A desvantagem é que a liga de alumínio está sujeita a subfundição, rachaduras, isolamento a frio, depressão, porosidade e outros defeitos no processo de fundição.A propriedade de vedação do produto após a fundição é fraca e o alongamento da liga de alumínio fundido é baixo, o que é propenso a deformação após a colisão;

3) A bandeja de bateria de liga de alumínio extrudado é o atual esquema de design de bandeja de bateria convencional, através da emenda e processamento de perfis para atender a diferentes necessidades, tem as vantagens de design flexível, processamento conveniente, fácil de modificar e assim por diante;Desempenho A bandeja de bateria em liga de alumínio extrudado possui alta rigidez, resistência à vibração, extrusão e desempenho de impacto.

2. Especificamente, o processo de extrusão de alumínio para formar a caixa da bateria é o seguinte:

A placa inferior do corpo da caixa é formada por soldagem por fricção após a extrusão da barra de alumínio, e o corpo da caixa inferior é formado por soldagem com quatro placas laterais.Atualmente, o perfil de alumínio convencional usa 6063 ou 6016 comum, a resistência à tração está basicamente entre 220 ~ 240MPa, se o uso de alumínio extrudado de maior resistência, a resistência à tração pode atingir mais de 400MPa, em comparação com a caixa de perfil de alumínio comum pode reduzir o peso em 20%~30%.

3. A tecnologia de soldagem também está em constante atualização, a tendência atual é a soldagem por fricção e agitação

Devido à necessidade de emendar o perfil, a tecnologia de soldagem tem grande impacto no nivelamento e na precisão da caixa da bateria.A tecnologia de soldagem de caixa de bateria é dividida em soldagem tradicional (soldagem TIG, CMT) e agora a soldagem por fricção convencional (FSW), soldagem a laser mais avançada, tecnologia de autoaperto de parafuso (FDS) e tecnologia de colagem.

A soldagem TIG está sob a proteção de gás inerte, usando o arco gerado entre o eletrodo de tungstênio e a soldagem para aquecer o metal base e preencher o fio, de modo a formar soldas de alta qualidade.Porém, com a evolução da estrutura da caixa, o tamanho da caixa torna-se maior, a estrutura do perfil torna-se mais fina e a precisão dimensional após a soldagem é melhorada, a soldagem TIG fica em desvantagem.

CMT é um novo processo de soldagem MIG/MAG, que utiliza uma grande corrente de pulso para fazer o arco do fio de soldagem suavemente, através da tensão superficial do material, gravidade e bombeamento mecânico, formando uma solda contínua, com pequena entrada de calor, sem respingos, estabilidade do arco e velocidade de soldagem rápida e outras vantagens, podem ser usadas para soldagem de uma variedade de materiais.Por exemplo, a estrutura da caixa sob o pacote de bateria usado pelos modelos BYD e BAIC adota principalmente a tecnologia de soldagem CMT.

4. A soldagem por fusão tradicional apresenta problemas como deformação, porosidade e baixo coeficiente de junta de soldagem causados ​​​​por grande entrada de calor.Portanto, uma tecnologia de soldagem por fricção por fricção mais eficiente e ecológica com maior qualidade de soldagem tem sido amplamente utilizada.

O FSW é baseado no calor gerado pelo atrito entre a agulha de mistura rotativa e o ressalto do eixo e o metal base como fonte de calor, através da rotação da agulha de mistura e da força axial do ressalto do eixo para atingir o fluxo de plastificação do metal base para obter a junta de soldagem.A junta de soldagem FSW com alta resistência e bom desempenho de vedação é amplamente utilizada no campo de soldagem de caixas de bateria.Por exemplo, a caixa de bateria de muitos modelos de Geely e Xiaopeng adota uma estrutura de soldagem por fricção de dupla face.

A soldagem a laser utiliza um feixe de laser com alta densidade de energia para irradiar a superfície do material a ser soldado para derreter o material e formar uma junta confiável.Os equipamentos de soldagem a laser não têm sido amplamente utilizados devido ao alto custo do investimento inicial, ao longo período de retorno e à dificuldade da soldagem a laser de ligas de alumínio.

5. A fim de aliviar o impacto da deformação da soldagem na precisão do tamanho da caixa, são introduzidas a tecnologia de autoaperto de parafusos (FDS) e a tecnologia de ligação, entre as quais empresas bem conhecidas são WEBER na Alemanha e 3M nos Estados Unidos.

A tecnologia de conexão FDS é um tipo de processo de conformação a frio de parafuso auto-roscante e conexão de parafuso através do eixo de aperto do centro de equipamento para conduzir a rotação de alta velocidade do motor a ser conectado ao calor de fricção da placa e à deformação plástica.Geralmente é utilizado com robôs e possui alto grau de automação.

No campo da fabricação de novas baterias de energia, o processo é aplicado principalmente à caixa da estrutura do quadro, com processo de colagem, a fim de garantir resistência de conexão suficiente e, ao mesmo tempo, realizar o desempenho de vedação da caixa.Por exemplo, a caixa da bateria de um modelo de carro da NIO utiliza tecnologia FDS e foi produzida quantitativamente.Embora a tecnologia FDS tenha vantagens óbvias, ela também tem desvantagens: alto custo do equipamento, alto custo das saliências e parafusos pós-soldagem, etc., e as condições operacionais também limitam sua aplicação.

Parte 3. Participação de mercado: o espaço de mercado de caixas de bateria é grande, com rápido crescimento composto

Os veículos eléctricos puros continuam a aumentar em volume e o espaço de mercado de caixas de baterias para veículos de nova energia está a expandir-se rapidamente.Com base nas estimativas de vendas nacionais e globais de veículos de energia nova, calculamos o espaço do mercado interno de caixas de bateria de veículos de energia nova assumindo o valor médio por unidade de caixas de bateria de energia nova:

Suposições principais:

1) O volume de vendas de veículos de energia nova na China em 2020 é de 1,25 milhão.De acordo com o Plano de Desenvolvimento de Médio e Longo Prazo da Indústria Automóvel emitido pelos três Ministérios e comissões, é razoável supor que o volume de vendas de veículos de passageiros novos de energia na China em 2025 atingirá 6,34 milhões, e a produção no exterior de novos veículos veículos de energia chegarão a 8,07 milhões.

2) O volume de vendas internas de veículos 100% eléctricos representa 77% em 2020, assumindo que o volume de vendas representará 85% em 2025.

3) A permeabilidade da caixa e do suporte da bateria em liga de alumínio é mantida em 100%, e o valor de uma única bicicleta é RMB3000.

Resultados do cálculo: estima-se que até 2025, o espaço de mercado de caixas de baterias para veículos de passageiros de nova energia na China e no exterior será de cerca de 16,2 bilhões de RMB e 24,2 bilhões de RMB, e a taxa composta de crescimento de 2020 a 2025 será de 41,2% e 51,7%