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FPC掘金動力電池PACK應用

發(fa)布(bu)日期:2018-05-26

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。

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。”曾參與比亞迪動力電池FPC導入鋰電表示,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”,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。

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。

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,十分適合機械規模化大批量生產,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,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。

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。”比亞迪電子部品件公司項目經理解釋。

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。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。”

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。”上述工程師補充。

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。”

一位不愿具名的pack企業工程師表示。“近兩年,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。”

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。”

“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。”上述人士補充。

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