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    簡述FPC掘金動力電池PACK的應用

    來源: 時間:2018-05-15 09:22:55 瀏覽次數:

    作為動力電池系統能量密度提升的關鍵環節,pack領域的新材料導入和應用是不少企業進行攻關的方向。以FPC替代傳統線束的運用創新,就是其中一條重要路徑。
    作為動力電池系統能量密度提升的關鍵環節,pack領域的新材料導入和應用是不少企業進行攻關的方向。以FPC替代傳統線束的運用創新,就是其中一條重要路徑。

    高工鋰電調研發現,國內動力電池第一梯隊的寧德時代和比亞迪已經在pack環節批量化應用FPC。

    “相對于傳統線束,FPC擁有高度集成、自動化組裝、裝配準確性、超薄厚度、超柔軟度、輕量化等諸多優勢?!痹鴧⑴c比亞迪動力電池FPC導入的合力泰副總經理顧志明向高工鋰電表示,FPC方案可以幫助Pack實現布局規整、結構緊湊效果。

    正是準確的解決了動力電池企業在PACK環節對于空間節省、自動化水平提升的核心“痛點”,顧志明所在的合力泰提出的FPC方案在比亞迪已經批量應用達4年之久,眼下,他正進行更進一步的市場開拓。

    在龍頭企業的示范作用下,國軒高科、欣旺達、力神、比克、萬向、孚能、桑頓新能源、國能電池等大批企業也開始積極嘗試小批量導入應用。

    主流動力電池企業的一致共識是,未來幾年,FPC替代傳統線束的進程將會明顯提速,能在整體解決方案、價格、可靠性等方面具備綜合優勢的FPC供應商將迎來一輪新的市場機會。

    老樹新芽

    事實上,作為電路板的一種,FPC并非新鮮事物,由于配線密度高、質地輕薄可折疊,過去數十年里,FPC已全面滲透入PC配件市場的各個角落。

    在全新的動力電池運用領域,FPC主要用于pack環節的傳統線束替換,協助電池包的信息采集。奕東電子FPC業務負責人謝紅海介紹:“FPC之所以能夠導入動力電池,主要是因為相較傳統線束而言,FPC在安全性、電池包輕量化、工藝靈活性、自動化生產4方面優勢顯著,滿足了國內動力電池高能量密度和低成本的需求導向?!?/span>

    具體來看:

    安全性能:在代替弱電導線的同時,FPC用金屬片與匯流排進行連接,添加了熔斷保護電流設計,保證了信息的高速傳輸路線,確保即使電池包出現短路問題,FPC的內部設計也會直接將線路銅絲熔斷,避免引起電池包其他部分的燃燒或爆炸;

    輕量化:相較傳統采集信號所用的線束和PCB(印刷線路板)產品,FPC在電池保內所占的空間更小,整體重量更輕,為電池包能量密度的增加做出一定貢獻。

    工藝靈活性:相較擁有眾多接插點和復雜手工接插環節的傳統線束,FPC突破了工藝選擇上的局限,產品可配合電池包本身所具有的特性,進行超聲波、焊接等多種工藝選擇。

    自動化生產:FPC形狀規整,且設計集成度更高,可以省去大量多余的排線連接工作,十分適合機械規?;笈可a,在大大縮短組裝工時、節省人工的同時,為動力電池組裝環節的自動化生產,提供極大可能。

    用戶端的反饋證實了上述說法,比亞迪的pack工程師表示,常規線束由銅線外部包圍塑料而成,幾股線包成絕緣體形成一根線束,連接電池包時每一根線束要到達一個電極。當動力電池包電流信號很多時,需要很多根線束配合,勢必會擠占電池包空間。而FPC則可實現布局規整、結構緊湊效果。

    在pack裝配環節,傳統線束依賴工人手工將端口固定在電池包上,擔不同時段人的精力不一樣,批量生產難免會產生波動。而FPC厚度僅0.5毫米左右,寬度可依據電池包結構定制,裝配時可通過機械手臂抓取直接放置電池包上,無須人工整理固定,具備較強的裝配優勢。

    應用瓶頸

    盡管性能優越,但在導入之初,FPC并沒有被大規模地運用到動力電池當中。

    “FPC產品導入不如預期,主要源于客戶的兩種顧慮:一是成本。單就FPC材料而言,在小批量使用的情況下,其使用成本明顯高于傳統線束。二是可靠性。作為一種全新的運用,最初電池和Pack廠商對FPC的性能表現有所懷疑。但這差不多是任何一款新產品在導入使用中都會遭遇的問題?!北葋喌想娮硬科芳卷椖拷浝硭{燕飛解釋。

    事實上,除了客戶端的顧慮,相較消費電子領域,FPC在動力電池端運用的較高門檻,也一定程度上滯緩了FPC被大面積導入的腳步。欣旺達的技術工程師強調:“作為車用零部件,動力電池對FPC的耐久性、穩定性和可靠性提出了十分嚴格的要求?!?/span>

    一方面,動力電池對FPC提出了耐溫、耐壓要求,因此FPC產品用材必須優質耐用,對不少FPC廠家來說,這意味著對供應商結構的調整,需要引進國際頂尖供應商,對應材料價格也更為昂貴;

    另一方面,由于要對電池電壓、溫度、電流等情況進行及時精準的把控,動力電池用FPC需要根據具體裝配的動力電池性能和形狀進行定制化生產,并輔以復雜的工序調整,以及嚴格的工藝測試,一道工序出現瑕疵,整塊軟板都將作廢。

    “導入之前,電池/pack廠商前期還會對FPC進行長時間的測試,這需要雙方進行深度的配合,也對供應商的研發配套、制造工藝等都提出了更高的要求,這也是目前僅少數企業實現批量應用的難點所在?!鄙鲜鲂劳_工程師補充。

    替代藍海

    盡管在成本和可靠性上仍面臨一定阻礙,但在動力電池頭部企業以及FPC廠商的共同推動下,國內FPC在動力電池領域的導入環境已得到極大改善。

    “為平衡成本因素,FPC結合部分動力電池廠的實際情況開發出了‘FPC+傳統線束’的搭配方式,折中后的運用效果同樣顯著,對動力電池空間利用率、輕量化以及自動化等性能提升起到了積極作用?!?/span>

    一位不愿具名的pack企業工程師表示?!敖鼉赡?,通過對自身工藝的多方改善,FPC廠商已將動力電池用FPC的價格降下不少,未來兩年FPC有望大批量導入行業?!?/span>

    這樣的推論并非武斷,知情人士透露,當前國軒高科、欣旺達、力神、比克、天戈、桑頓、國能、萬向、孚能等動力電池/pack企業均已小批量或正在嘗試導入FPC產品,預計隨著使用客戶的進一步鋪開,以及參與該領域市場競爭企業的增加,未來國內動力電池用FPC的價格還將進一步下降。

    除了價格更具優勢外,在性能層面,動力電池用FPC也還存在著較大的提升空間。一位FPC廠商透露:“在數碼領域已經運用成熟的FPC雙面板、多層板等更高性能產品,目前囿于成本因素,都還沒有被調整后大范圍導入動力電池行業。一旦成本問題得到較為妥善的處理,FPC會在動力電池領域贏得更大的市場?!?/span>

    “當然,這并不意味著未來FPC會完全取代傳統線束和PCB(印刷線路板),畢竟在成本和耐久性上,后者確實具備著難以逾越的優勢?!鄙鲜鋈耸垦a充。

    事實上,嗅到新興市場氣息的電子企業已紛紛加快了布局動力電池市場的步伐。高工鋰電了解到,當前國內景旺電子、合力泰、安捷利、弘信電子、奕東電子等實力強勁的電子供應商已針對該市場制定了相應的擴產以及產品推廣計劃,一場關于動力電池用FPC市場的競爭似已初現端倪。

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