Parte 2. Tecnologia: estrusione di alluminio + saldatura ad attrito come corrente principale, saldatura laser e FDS o diventano la direzione futura
1. Rispetto alla pressofusione e allo stampaggio, l'estrusione di alluminio che forma i profili e quindi la saldatura è attualmente la tecnologia principale dei contenitori di batterie.
1) La profondità di imbutitura del guscio sotto il pacco batteria saldato dalla piastra di alluminio stampata, l'insufficiente resistenza alle vibrazioni e agli urti del pacco batteria e altri problemi richiedono alle aziende automobilistiche una forte capacità di progettazione integrata della carrozzeria e del telaio;
2) Il vassoio della batteria in alluminio pressofuso in modalità pressofusione adotta l'intero stampaggio una tantum.Lo svantaggio è che la lega di alluminio è soggetta a sottofusione, crepe, isolamento dal freddo, depressione, porosità e altri difetti nel processo di fusione.La proprietà di tenuta del prodotto dopo la fusione è scarsa e l'allungamento della lega di alluminio pressofuso è basso, soggetto a deformazione dopo la collisione;
3) Il vassoio della batteria in lega di alluminio estruso è l'attuale schema di progettazione del vassoio della batteria tradizionale, attraverso la giunzione e l'elaborazione dei profili per soddisfare le diverse esigenze, presenta i vantaggi di un design flessibile, un'elaborazione conveniente, facile da modificare e così via;Prestazioni Il vassoio della batteria in lega di alluminio estruso ha elevata rigidità, resistenza alle vibrazioni, estrusione e prestazioni agli urti.
2. Nello specifico, il processo di estrusione dell'alluminio per formare la scatola della batteria è il seguente:
La piastra inferiore del corpo della scatola è formata mediante saldatura ad attrito dopo l'estrusione della barra di alluminio, mentre il corpo della scatola inferiore è formato mediante saldatura con quattro piastre laterali.Attualmente, il profilo in alluminio tradizionale utilizza il normale 6063 o 6016, la resistenza alla trazione è fondamentalmente compresa tra 220 ~ 240 MPa, se si utilizza alluminio estruso ad alta resistenza, la resistenza alla trazione può raggiungere più di 400 MPa, rispetto alla normale scatola del profilo in alluminio può ridurre il peso di 20%~30%.
3. Anche la tecnologia di saldatura è in continuo aggiornamento, l'attuale corrente principale è la saldatura ad attrito
A causa della necessità di giuntare il profilo, la tecnologia di saldatura ha un grande impatto sulla planarità e sulla precisione della scatola della batteria.La tecnologia di saldatura del box batteria è suddivisa in saldatura tradizionale (saldatura TIG, CMT) e ora saldatura ad attrito tradizionale (FSW), saldatura laser più avanzata, tecnologia di autoserraggio dei bulloni (FDS) e tecnologia di incollaggio.
La saldatura TIG è protetta da gas inerte e utilizza l'arco generato tra l'elettrodo di tungsteno e la saldatura per riscaldare il metallo base e il filo di riempimento, in modo da formare saldature di alta qualità.Tuttavia, con l'evoluzione della struttura della scatola, la dimensione della scatola diventa più grande, la struttura del profilo diventa più sottile e la precisione dimensionale dopo la saldatura viene migliorata, la saldatura TIG è svantaggiata.
CMT è un nuovo processo di saldatura MIG/MAG, che utilizza una grande corrente pulsata per creare un arco uniforme del filo di saldatura, attraverso la tensione superficiale del materiale, la gravità e il pompaggio meccanico, formando una saldatura continua, con un piccolo apporto di calore, senza spruzzi, stabilità dell'arco e l'elevata velocità di saldatura e altri vantaggi possono essere utilizzati per la saldatura di una varietà di materiali.Ad esempio, la struttura scatolata sotto il pacco batteria utilizzata dai modelli BYD e BAIC adotta principalmente la tecnologia di saldatura CMT.
4. La saldatura per fusione tradizionale presenta problemi quali deformazione, porosità e basso coefficiente del giunto di saldatura causati dal grande apporto di calore.Pertanto, è stata ampiamente utilizzata una tecnologia di saldatura ad attrito più efficiente ed ecologica con una qualità di saldatura più elevata.
FSW si basa sul calore generato dall'attrito tra l'ago di miscelazione rotante e la spalla dell'albero e il metallo di base come fonte di calore, attraverso la rotazione dell'ago di miscelazione e la forza assiale della spalla dell'albero per ottenere il flusso di plastificazione del metallo base per ottenere il giunto di saldatura.Il giunto di saldatura FSW con elevata resistenza e buone prestazioni di tenuta è ampiamente utilizzato nel campo della saldatura di scatole di batterie.Ad esempio, il vano batteria di molti modelli Geely e Xiaopeng adotta una struttura di saldatura ad attrito su entrambi i lati.
La saldatura laser utilizza un raggio laser ad alta densità di energia per irradiare la superficie del materiale da saldare per fondere il materiale e formare un giunto affidabile.Le attrezzature per la saldatura laser non sono state ampiamente utilizzate a causa dell'elevato costo dell'investimento iniziale, del lungo periodo di restituzione e della difficoltà della saldatura laser della lega di alluminio.
5. Al fine di alleviare l'impatto della deformazione della saldatura sulla precisione delle dimensioni della scatola, vengono introdotte la tecnologia di autoserraggio dei bulloni (FDS) e la tecnologia di incollaggio, tra le quali aziende ben note sono WEBER in Germania e 3M negli Stati Uniti.
La tecnologia di connessione FDS è una sorta di processo di formatura a freddo di connessione con viti e bulloni autofilettanti attraverso l'albero di serraggio del centro dell'attrezzatura per condurre la rotazione ad alta velocità del motore da collegare al calore di attrito della piastra e alla deformazione plastica.Di solito viene utilizzato con i robot e ha un alto grado di automazione.
Nel campo della produzione di pacchi batterie per nuova energia, il processo viene applicato principalmente alla scatola della struttura del telaio, con processo di incollaggio, al fine di garantire una forza di connessione sufficiente e allo stesso tempo realizzare le prestazioni di tenuta della scatola.Ad esempio, la custodia della batteria di un modello di auto della NIO utilizza la tecnologia FDS ed è stata prodotta in quantità.Sebbene la tecnologia FDS presenti evidenti vantaggi, presenta anche degli svantaggi: l'elevato costo delle apparecchiature, l'alto costo delle sporgenze e delle viti post-saldatura, ecc., e anche le condizioni operative ne limitano l'applicazione.
Parte 3. Quota di mercato: lo spazio di mercato dei contenitori per batterie è ampio, con una rapida crescita composta
I veicoli puramente elettrici continuano ad aumentare in volume e lo spazio di mercato dei box batterie per i veicoli a nuova energia è in rapida espansione.Sulla base delle stime di vendita nazionali e globali di veicoli a nuova energia, calcoliamo lo spazio di mercato interno dei box batteria per veicoli a nuova energia assumendo il valore medio unitario dei box batteria a nuova energia:
Ipotesi fondamentali:
1) Il volume delle vendite di veicoli a nuova energia in Cina nel 2020 è di 1,25 milioni.Secondo il Piano di sviluppo a medio e lungo termine dell’industria automobilistica pubblicato dai tre ministeri e dalle commissioni, è ragionevole presumere che il volume delle vendite di autovetture alimentate a nuova energia in Cina nel 2025 raggiungerà i 6,34 milioni, e la produzione all’estero di nuove i veicoli energetici raggiungeranno gli 8,07 milioni.
2) Il volume delle vendite nazionali di veicoli elettrici puri rappresenta il 77% nel 2020, supponendo che il volume delle vendite rappresenterà l'85% nel 2025.
3) La permeabilità del vano batteria e della staffa in lega di alluminio è mantenuta al 100% e il valore di una singola bicicletta è RMB3000.
Risultati del calcolo: si stima che entro il 2025, lo spazio di mercato dei box batteria per i veicoli passeggeri a nuova energia in Cina e all'estero sarà di circa 16,2 miliardi di RMB e 24,2 miliardi di RMB, e il tasso di crescita composto dal 2020 al 2025 sarà del 41,2% e 51,7%
Orario di pubblicazione: 16 maggio 2022
