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FPC掘金动力电池PACK应用

发布日期:2018-05-26

作为动力电池系统能量密度提升的关键环节,pack领域的新材料导入和应用是不少企业进行攻关的方向。以FPC替代传统线束的运用创新,就是其中一条重要路径。

调研发现,国内动力电池第一梯队的宁德时代和比亚迪已经在pack环节批量化应用FPC!跋喽杂诖诚呤,FPC拥有高度集成、自动化组装、装配准确性、超薄厚度、超柔软度、轻量化等诸多优势!痹斡氡妊堑隙Φ绯谾PC导入锂电表示,FPC方案可以帮助Pack实现布局规整、结构紧凑效果。

正是准确的解决了动力电池企业在PACK环节对于空间节省、自动化水平提升的核心“痛点”,FPC方案在比亚迪已经批量应用达4年之久,眼下,他正进行更进一步的市场开拓。

主流动力电池企业的一致共识是,未来几年,FPC替代传统线束的进程将会明显提速,能在整体解决方案、价格、可靠性等方面具备综合优势的FPC供应商将迎来一轮新的市场机会。老树新芽

事实上,作为电路板的一种,FPC并非新鲜事物,由于配线密度高、质地轻薄可折叠,过去数十年里,FPC已全面渗透入PC配件市场的各个角落。

安全性能:在代替弱电导线的同时,FPC用金属片与汇流排进行连接,添加了熔断保护电流设计,保证了信息的高速传输路线,确保即使电池包出现短路问题,FPC的内部设计也会直接将线路铜丝熔断,避免引起电池包其他部分的燃烧或爆炸;

轻量化:相较传统采集信号所用的线束和PCB(印刷线路板)产品,FPC在电池保内所占的空间更小,整体重量更轻,为电池包能量密度的增加做出一定贡献。

工艺灵活性:相较拥有众多接插点和复杂手工接插环节的传统线束,FPC突破了工艺选择上的局限,产品可配合电池包本身所具有的特性,进行超声波、焊接等多种工艺选择。

自动化生产:FPC形状规整,且设计集成度更高,可以省去大量多余的排线连接工作,十分适合机械规模化大批量生产,在大大缩短组装工时、节省人工的同时,为动力电池组装环节的自动化生产,提供极大可能。

用户端的反馈证实了上述说法,常规线束由铜线外部包围塑料而成,几股线包成绝缘体形成一根线束,连接电池包时每一根线束要到达一个电极。当动力电池包电流信号很多时,需要很多根线束配合,势必会挤占电池包空间。而FPC则可实现布局规整、结构紧凑效果。
在pack装配环节,传统线束依赖工人手工将端口固定在电池包上,担不同时段人的精力不一样,批量生产难免会产生波动。而FPC厚度仅0.5毫米左右,宽度可依据电池包结构定制,装配时可通过机械手臂抓取直接放置电池包上,无须人工整理固定,具备较强的装配优势。

尽管性能优越,但在导入之初,FPC并没有被大规模地运用到动力电池当中!癋PC产品导入不如预期,主要源于客户的两种顾虑:一是成本。单就FPC材料而言,在小批量使用的情况下,其使用成本明显高于传统线束。二是可靠性。作为一种全新的运用,最初电池和Pack厂商对FPC的性能表现有所怀疑。但这差不多是任何一款新产品在导入使用中都会遭遇的问题!北妊堑系缱硬科芳鞠钅烤斫馐。

事实上,除了客户端的顾虑,相较消费电子领域,FPC在动力电池端运用的较高门槛,也一定程度上滞缓了FPC被大面积导入的脚步。技术工程师强调:“作为车用零部件,动力电池对FPC的耐久性、稳定性和可靠性提出了十分严格的要求!

一方面,动力电池对FPC提出了耐温、耐压要求,因此FPC产品用材必须优质耐用,对不少FPC厂家来说,这意味着对供应商结构的调整,需要引进国际顶尖供应商,对应材料价格也更为昂贵;

另一方面,由于要对电池电压、温度、电流等情况进行及时精准的把控,动力电池用FPC需要根据具体装配的动力电池性能和形状进行定制化生产,并辅以复杂的工序调整,以及严格的工艺测试,一道工序出现瑕疵,整块软板都将作废。

“导入之前,电池/pack厂商前期还会对FPC进行长时间的测试,这需要双方进行深度的配合,也对供应商的研发配套、制造工艺等都提出了更高的要求,这也是目前仅少数企业实现批量应用的难点所在!鄙鲜龉こ淌Σ钩。

尽管在成本和可靠性上仍面临一定阻碍,但在动力电池头部企业以及FPC厂商的共同推动下,国内FPC在动力电池领域的导入环境已得到极大改善。

“为平衡成本因素,FPC结合部分动力电池厂的实际情况开发出了‘FPC+传统线束’的搭配方式,折中后的运用效果同样显著,对动力电池空间利用率、轻量化以及自动化等性能提升起到了积极作用!

一位不愿具名的pack企业工程师表示!敖侥,通过对自身工艺的多方改善,FPC厂商已将动力电池用FPC的价格降下不少,未来两年FPC有望大批量导入行业!

除了价格更具优势外,在性能层面,动力电池用FPC也还存在着较大的提升空间。一位FPC厂商透露:“在数码领域已经运用成熟的FPC双面板、多层板等更高性能产品,目前囿于成本因素,都还没有被调整后大范围导入动力电池行业。一旦成本问题得到较为妥善的处理,FPC会在动力电池领域赢得更大的市场!

“当然,这并不意味着未来FPC会完全取代传统线束和PCB(印刷线路板),毕竟在成本和耐久性上,后者确实具备着难以逾越的优势!鄙鲜鋈耸坎钩。

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