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2부. 기술: 알루미늄 압출 + 마찰 교반 용접이 주류, 레이저 용접 및 FDS 또는 미래 방향이 됨

1. 다이캐스팅 및 스탬핑과 비교하여 알루미늄 압출 성형 프로파일 및 용접은 현재 배터리 박스의 주류 기술입니다.

1) 스탬핑 알루미늄 판으로 용접된 배터리 팩 아래 쉘의 드로잉 깊이, 배터리 팩의 불충분한 진동 및 충격 강도 및 기타 문제로 인해 자동차 기업은 차체와 섀시의 강력한 통합 설계 능력을 요구합니다.

2) 다이캐스팅 모드의 주조 알루미늄 배터리 트레이는 전체 일회성 성형을 채택합니다.단점은 알루미늄 합금이 주조 공정에서 언더캐스팅, 균열, 저온 절연, 함몰, 다공성 및 기타 결함이 발생하기 쉽다는 것입니다.주조 후 제품의 밀봉 특성이 좋지 않고 주조 알루미늄 합금의 연신율이 낮아 충돌 후 변형되기 쉽습니다.

3) 압출 알루미늄 합금 배터리 트레이는 현재의 주류 배터리 트레이 설계 방식으로, 다양한 요구 사항을 충족하기 위한 프로파일의 접합 및 가공을 통해 유연한 디자인, 편리한 처리, 수정이 용이하다는 장점이 있습니다.성능 압출 알루미늄 합금 배터리 트레이는 높은 강성, 진동 저항, 압출 및 충격 성능을 갖추고 있습니다.

2. 구체적으로 배터리 박스를 형성하기 위한 알루미늄 압출 공정은 다음과 같습니다.

상자 몸체의 바닥판은 알루미늄 바를 압출한 후 마찰 교반 용접으로 형성하고, 바닥 상자 몸체는 4개의 측면 판을 용접하여 형성합니다.현재 주류 알루미늄 프로파일은 일반 6063 또는 6016을 사용하며 인장 강도는 기본적으로 220~240MPa 사이입니다. 더 높은 강도의 압출 알루미늄을 사용하면 인장 강도가 400MPa 이상에 도달할 수 있으며 일반 알루미늄 프로파일 상자에 비해 무게를 줄일 수 있습니다. 20%~30%.

3. 용접 기술도 지속적으로 업그레이드되고 있으며 현재 주류는 마찰 교반 용접입니다.

프로파일을 접합해야 하기 때문에 용접 기술은 배터리 박스의 평탄도와 정확성에 큰 영향을 미칩니다.배터리 박스 용접 기술은 전통적인 용접(TIG 용접, CMT)과 현재 주류 마찰 용접(FSW), 고급 레이저 용접, 볼트 자체 조임 기술(FDS) 및 접합 기술로 구분됩니다.

TIG 용접은 텅스텐 전극과 용접물 사이에 발생하는 아크를 사용하여 모재 금속을 가열하고 와이어를 충전하여 고품질 용접을 형성하는 불활성 가스 보호하에 있습니다.그러나 박스 구조가 진화함에 따라 박스 크기가 커지고 프로파일 구조가 얇아지며 용접 후 치수 정확도가 향상됨에 따라 TIG 용접은 불리한 입장에 있습니다.

CMT는 새로운 MIG/MAG 용접 공정으로, 큰 펄스 전류를 사용하여 재료 표면 장력, 중력 및 기계적 펌핑을 통해 용접 와이어 아크를 원활하게 만들고 열 입력이 적고 스플래시가 없으며 아크 안정성 및 지속적인 용접을 형성합니다. 빠른 용접 속도 및 기타 장점으로 다양한 재료 용접에 사용할 수 있습니다.예를 들어, BYD 및 BAIC 모델에 사용되는 배터리 패키지 아래의 박스 구조는 대부분 CMT 용접 기술을 채택합니다.

4. 전통적인 융합 용접은 큰 열 입력으로 인해 변형, 다공성 및 낮은 용접 접합 계수와 같은 문제가 있습니다.따라서 더 높은 용접 품질을 갖춘 보다 효율적이고 친환경적인 마찰 교반 용접 기술이 널리 사용되었습니다.

FSW는 회전하는 혼합 바늘과 샤프트 숄더 사이의 마찰과 모재를 열원으로하여 발생하는 열을 기반으로 혼합 바늘의 회전과 샤프트 숄더의 축 방향 힘을 통해 가소화 흐름을 달성합니다. 용접 조인트를 얻기 위한 모재.고강도와 우수한 밀봉 성능을 갖춘 FSW 용접 조인트는 배터리 박스 용접 분야에서 널리 사용됩니다.예를 들어, Geely와 Xiaopeng의 많은 모델의 배터리 상자는 양면 마찰 교반 용접 구조를 채택합니다.

레이저 용접은 에너지 밀도가 높은 레이저 빔을 사용하여 용접 대상 재료의 표면에 조사하여 재료를 녹여 안정적인 접합을 형성합니다.레이저 용접 장비는 초기 투자 비용이 높고, 반품 기간이 길며, 알루미늄 합금 레이저 용접의 어려움으로 인해 널리 사용되지 않았습니다.

5. 용접 변형이 박스 크기 정확도에 미치는 영향을 완화하기 위해 볼트 자체 조임 기술(FDS)과 접합 기술이 도입되었으며, 그 중 잘 알려진 기업으로는 독일의 WEBER, 미국의 3M이 있습니다.

FDS 연결 기술은 장비 센터의 샤프트 조임을 통해 셀프 태핑 나사와 볼트 연결을 통해 연결되는 모터의 고속 회전을 플레이트 마찰열과 소성 변형으로 연결하는 일종의 냉간 성형 공정입니다.일반적으로 로봇과 함께 사용되며 자동화 수준이 높습니다.

신에너지 배터리 팩 제조 분야에서는 박스의 밀봉 성능을 구현하면서 충분한 연결 강도를 보장하기 위해 본딩 공정을 통해 프레임 구조 박스에 주로 적용됩니다.예를 들어 NIO의 자동차 모델 배터리 케이스는 FDS 기술을 사용해 정량적으로 생산됐다.FDS 기술은 분명한 장점이 있지만 장비 비용이 높고 용접 후 돌출부 및 나사 비용이 높으며 작동 조건으로 인해 적용이 제한되는 단점도 있습니다.

Part 3. 시장 점유율: 배터리 박스 시장 공간은 크고, 복합 성장도 빠릅니다.

순수 전기차량은 지속적으로 증가하고 있으며, 신에너지 차량용 배터리 박스 시장 규모도 빠르게 확대되고 있습니다.신에너지 자동차의 국내 및 글로벌 판매량 추정을 바탕으로 신에너지 배터리 박스의 단위당 평균 가치를 가정하여 신에너지 자동차 배터리 박스의 국내 시장 공간을 계산합니다.

핵심 가정:

1) 2020년 중국 신에너지차 판매량은 125만대이다.3개 부처와 위원회가 발표한 자동차 산업 중장기 발전 계획에 따르면, 2025년 중국의 신에너지 승용차 판매량은 634만 대에 달하고, 해외 신에너지 승용차 생산량은 634만 대에 달할 것으로 예상된다. 에너지 자동차는 807만 대에 이를 것이다.

2) 2020년 국내 순수전기차 판매량은 77%이며, 2025년 판매량은 85%로 가정한다.

3) 알루미늄 합금 배터리 박스와 브래킷의 투자율은 100%로 유지되며, 자전거 한 대의 가치는 RMB3000입니다.

계산 결과: 2025년까지 중국 및 해외 신에너지 승용차용 배터리 박스 시장 규모는 약 162억 위안, 242억 위안에 달할 것으로 추산되며, 2020년부터 2025년까지 복합 성장률은 41.2%, 51.7%