近年,隨著 FPC 展現(xiàn)出的優(yōu)異性能以及規(guī)模化生產(chǎn)帶來的快速降本,F(xiàn)PC 替代傳統(tǒng)線束的進(jìn)程明顯提速。一方面,國內(nèi)電池廠商占有超過40%的全球份額,并且在產(chǎn)能擴(kuò)張上也更為積極。另外,在雙碳目標(biāo)下,儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)也有望大發(fā),F(xiàn)PC應(yīng)用有望拓展到儲(chǔ)能領(lǐng)域。
中國作為主要FPC制造基地,2018年FPC產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到全球56%。在需求端和生產(chǎn)端都進(jìn)一步向國內(nèi)集中的情況下,將帶動(dòng)國內(nèi)車載動(dòng)力/儲(chǔ)能FPC供應(yīng)商進(jìn)一步發(fā)展。
關(guān)于FPC、CCS
FPC即柔性電路板,它是以柔性覆銅板為基材制成的一種印制電路板,是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵電子互連件,起到導(dǎo)通和傳輸?shù)淖饔?,具備配線組裝密度高、彎折性好、輕量化、工藝靈活等特點(diǎn)。
CCS(Cells Contact System,集成母排,線束板集成件)產(chǎn)品由 FPC、塑膠結(jié)構(gòu)件、銅鋁排等組成,目前很多FPC廠商進(jìn)一步向下游 CCS產(chǎn)品布局,通過FPC向CCS的拓展提升單車價(jià)值和盈利空間。
新能源汽車動(dòng)力電池一般都多個(gè)電池模組組成,單個(gè)電池模組對(duì)應(yīng) 1 個(gè) CCS,1 個(gè) CCS 一般配置 1-2 個(gè) FPC,CCS 集合塑膠結(jié)構(gòu)件、銅鋁排等結(jié)構(gòu)件。在動(dòng)力電池運(yùn)用領(lǐng)域,F(xiàn)PC主要用于pack環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)線束替換,協(xié)助電池包的信息采集。
數(shù)據(jù)來源:中汽協(xié) 圖表制作:聯(lián)贏激光
在動(dòng)力電池能量密度提升迫切及輕量化勢(shì)在必行的情況下,替代傳統(tǒng)線束的 FPC市場(chǎng)前景廣闊。FPC為動(dòng)力電池模組實(shí)現(xiàn)過流熔斷、溫度采集、電壓采集的功能,能有效監(jiān)控電池電芯的電壓和溫度,進(jìn)而保護(hù)汽車動(dòng)力電池電芯。相比于傳統(tǒng)線束而言,F(xiàn)PC布局規(guī)整、結(jié)構(gòu)緊湊,擁有高度集成、自動(dòng)化組裝、裝配準(zhǔn)確性、超薄厚度、超柔軟度、輕量化等諸多優(yōu)勢(shì),滿足了國內(nèi)動(dòng)力電池高能量密度和低成本的需求導(dǎo)向。
動(dòng)力電池FPC常見焊接難題
動(dòng)力電池模組FPC 焊接時(shí),焊接材料涉及鎳、銅鍍鎳,主要為鎳鋁焊接,焊接時(shí)容易出現(xiàn)虛焊、焊穿、爆點(diǎn)、焊偏等現(xiàn)象,具體表現(xiàn)為:
異種金屬熔點(diǎn)不同:低熔點(diǎn)材料熔化時(shí),高熔點(diǎn)材料仍處于固體狀態(tài),這時(shí)已熔化的材料容易滲入過熱區(qū)的晶界,造成低熔點(diǎn)材料流失,合金元素?zé)龘p及蒸發(fā),使焊縫化學(xué)成分發(fā)生變化,力學(xué)性能難以控制;
異種金屬線膨脹系數(shù)不同:異種金屬線膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致熔池結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生較大焊接應(yīng)力與焊接變形,由于焊縫兩側(cè)承受的應(yīng)力狀態(tài)不同,容易導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋,甚至導(dǎo)致焊縫金屬與母材剝離;
材料的熱導(dǎo)率和比熱容不同:導(dǎo)致焊縫金屬結(jié)晶條件變壞,晶粒粗大,并影響難熔金屬的潤濕性能;
異種金屬焊接容易產(chǎn)生金屬間化合物,同時(shí)發(fā)生組織的變化,導(dǎo)致焊接接頭力學(xué)性能下降,尤其是熱影響區(qū)容易產(chǎn)生裂紋。
另外,材料的線膨脹系數(shù),熱導(dǎo)率和比熱容等熱物性參數(shù)隨溫度的變化而變化,使得異種金屬材料激光焊接過程更為復(fù)雜。
因此,高品質(zhì)動(dòng)力電池FPC 焊接工藝,除了解決異種金屬焊接系列難題外,在提升FPC焊接自動(dòng)化、智能化、高效率的同時(shí),還必須規(guī)避虛焊、焊穿、爆點(diǎn)、焊偏等問題。聯(lián)贏激光技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)潛心鉆研和多重實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,攻克了一系列技術(shù)難關(guān),實(shí)現(xiàn)從YAG到單模+振鏡進(jìn)行焊接,有效解決了上述提到的行業(yè)痛點(diǎn)問題。
△ 異種金屬激光焊接的發(fā)展?fàn)顩r
單模激光器是指在采用一定的限模技術(shù)后處于單橫模或單縱模狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的激光器,光強(qiáng)呈高斯分布,光束質(zhì)量好,穿透力強(qiáng)。焊接時(shí),單模激光器很容易達(dá)到金屬材料融化的閾值,而多模激光器則需要增加輸入能量,很容易造成材料的燒蝕及金屬間化合物的產(chǎn)生,導(dǎo)致焊接效果較差。
UW動(dòng)力電池模組FPC激光焊接解決方案
△ 動(dòng)力電池模組FPC自動(dòng)焊接線
工藝流程:人工上FPC→視覺CCD焊接定位(雙工位)→焊后外觀CCD檢測(cè)→壓降測(cè)試→NTC測(cè)試→NG下線
自動(dòng)化程度高
該鎳片焊接自動(dòng)線核心配置包括聯(lián)贏激光自制激光器,CCD視覺定位,3 臺(tái)高精的測(cè)試儀及 NTC 專用測(cè)試盒,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接、自動(dòng)焊后檢測(cè)、自動(dòng)壓緊測(cè)試和自動(dòng) NTC測(cè)試, 將傳統(tǒng)的線下性能測(cè)試融合到焊接產(chǎn)線上, 實(shí)現(xiàn)了 FPC 線束的全自動(dòng)生成 。
生產(chǎn)效率高
整線效率為15s/pcs, 焊接站和 NTC 測(cè)試均為雙工位設(shè)計(jì),提高整線的生產(chǎn)效率。產(chǎn)線將 NG 產(chǎn)品在合格品下料位前一個(gè)工位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下線 , 避免 NG 品流至合格品下料位 , 減少了人工下料的任務(wù) 。
聯(lián)贏激光是國內(nèi)最早進(jìn)行FPC焊接線研發(fā)的企業(yè)之一,代表行業(yè)最先進(jìn)的FPC自動(dòng)焊接工藝。UW動(dòng)力電池模組FPC自動(dòng)焊接線實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì),整體布局合理,操作方便。與此同時(shí),公司嚴(yán)格把控工藝、效率及品質(zhì),確保產(chǎn)線高效穩(wěn)定。
作為動(dòng)力電池裝備智造核心供應(yīng)商,數(shù)年來,聯(lián)贏激光逐個(gè)精準(zhǔn)擊破動(dòng)力電池行業(yè)各領(lǐng)域焊接痛點(diǎn),并不斷實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速研發(fā)迭代,針對(duì)客戶不同需求,聯(lián)贏激光能夠快速提供滿足客戶定制需求的產(chǎn)品,幫助客戶提質(zhì)增效。
未來,隨著電池新技術(shù)路線變革,工藝變化,聯(lián)贏激光團(tuán)隊(duì)將緊緊圍繞激光焊接工序,時(shí)刻精準(zhǔn)市場(chǎng)定位,不斷開展新電池工藝研究,積累行業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn),做好技術(shù)沉淀,為客戶提供更多優(yōu)質(zhì)解決方案!
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