当前电池盒生产工艺效率较低 , 一体化压铸有望释放电池盒产能瓶颈 , 目前挤压铝合金工艺是电池托盘的 主流生产方案 , 性能上挤压铝合金电池托盘具有高刚性、抗震动、挤压及冲击等性能 , 还可以通过型材的拼接 及加工来满足不同的需求 , 具有设计灵活、加工方便、易于修改等优点 。然而 , 电池盒的焊道多且长 , 同时又 要求焊道要小 , 这些都对生产技术提出了非常高的要求 。提高生产成本的同时还会降低电池盒的生产效率 , 不 能适配新能源车快速提升的渗透率 。随着大吨位压铸机工艺和新型铝合金材料的不断突破 , 一体化压铸技术有 望生产出满足安全性能要求的电池盒 。参考特斯拉 Giga Press 的生产效率 , 一体化压铸工艺有潜力替代部分传 统挤压焊接工艺产能 , 助力电池盒突破产能瓶颈的同时降低生产成本 。
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电池包内部结构不断简化是趋势 , 一体化压铸电池盒前景广阔 。目前电池包的结构趋势是从结构端往无模 组方案演进 。最经典的是“小模组”技术 , 即“电芯-模组-PACK”三层分级架构 , 模组即可以保护、支撑和集 成电芯 , 同时有助于温度控制、防止热失控传播也便于维修 。但模组的存在 , 使得整个电池包的空间利用率有 所下降 , 模组越多 , 零部件越多 , 电池盒的结构也越复杂 。因此 , 将模组做大做少乃至于无模组是近年来电池 系统工艺设计层面的主要关注点 , 特斯拉 Model 3 的大模组也反映了这一趋势 。宁德时代的 CTP(cell to Pack) 技术和比亚迪的刀片电池技术均属于无模组方案 , 根据宁德时代称 , CTP 能够省掉或者减少组装模组的端板、 侧板以及用于固定模组的螺钉等紧固件 , 零部件数量减少了约 40% , 电池托盘结构进一步简化 。特斯拉推出的 CTC(Cell to Chassis)电池集成方案是直接将电芯集成在地板框架内部 , 将地板上下板作为电池壳体 。它是 CTP 方案的进一步集成 , 完全使用地板的上下板代替电池壳体和盖板 , 与车身地板和底盘一体化设计 , 从根本 上改变了电池的安装形式 , 也为一体化压铸电池盒提供了广阔的应用前景 。
3.2 一体化压铸将全面提高生产环节的资金与技术壁垒
3.2.1 行业特点:汽车铝压铸行业同时具备资本与技术密集型特征
汽车铝压铸属于资金密集型行业 , 一体化压铸进一步提升门槛 。为了保证产品的精度、强度、可加工性等 技术指标达到较高的水平 , 汽车铝压铸企业需要投入熔炼、压铸、模具生产、机加工、精密检测等加工设备 , 前期购置费用高 。为了提升产品质量与生产效率 , 部分行业龙头企业不断推进自动化、智能化战略 , 引入工业 机器人广泛应用于压铸、精密机加工、去毛刺、抛光等各生产工序 , 以提高生产效率、降低生产成本、改善工 作环境、精简生产用工、减少次品率以及提高产品质量稳定性 , 对企业的资金提出了更高需求 。2021 年以来大 型化、一体化压铸进一步提升了大型压铸机的购置门槛 。压铸机单价与吨位成正比关系:中小型压铸机(锁模 力 50 吨以下)在 15 万以下 , 100 吨以上价格随锁模力同步上升 , 1000 吨以上价格增长幅度明显加快 , 5000T 压铸岛单机采购金额约在 1500-2000 万元左右;压铸机周边配套设备通常增加 20%-30%成本;国外进口压铸机 价格更是高于国内 2-3 倍 。大型一体化压铸机的采购与投产极大抬高了铝压铸行业的资金门槛 。
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新能源渗透率提升驱动需求加速 , 三电技术迭代提升技术门槛 。随着新能源汽车渗透率快速提升 , 续航里 程问题是新能源汽车积极布局轻量化技术的重要推手 。特斯拉在 Model Y 车型首次尝试使用一体压铸结构件选 择后底板进行压铸 , 很大原因是这个部位碰撞受损的几率小 , 而前车身和后车身的零部件对压铸件的抗撞等性 能要求更高 , 对远浇端和近浇端性能的一致性也更苛刻 , 这些都对大型车身件乃至整车身的一体化压铸技术提 出了更高的挑战 。新能源汽车三电系统通常占新能源汽车整车重量的 30-40% , 三电系 统的轻量化是新能源汽车实现轻量化和提升续航的关键路径 。随着整车厂对进行三电系统进行一体化设计 , 如 高压三合一(DC-DC 直流转换装置、OBC 车载充电器、PDU 高压配电箱)、驱动三合一(电机、电机控制器、 减速器)等 , 多合一装置的结构日益复杂 , 对适用于多合一装置的铝压铸壳体的结构、精度和性能的要求也愈 发严格 。因此采用一体化压铸技术生产结构复杂的铝制车身结构件、三电系统缸体和壳体需要更先进的工艺和 更长久参数积累来保证铸件的良品率 。新能源客户需求的日益多样化和高标准化 , 促使了铝压铸企业的技术分 化和赛道竞争 。汽车精密压铸件行业的技术壁垒呈现不断提高的趋势 。
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