國家智庫的數(shù)據(jù)顯示,未來十年,我國動(dòng)力電池的需求將超過1000GWh,是目前規(guī)模4倍;而儲(chǔ)能電站的需求將超過100GW,約為目前的30倍。因此,未來一段時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)能市場將會(huì)進(jìn)入爆發(fā)期。CCS (Cells Contact System,集成母排),也稱為線束板集成件,由信號(hào)采集組件(線束/FPC/FFC等)、塑膠結(jié)構(gòu)件、銅鋁排等通過熱壓合或鉚接等工藝連接成一個(gè)整體,以實(shí)現(xiàn)電芯高壓串并聯(lián),以及電池的溫度采樣、電芯電壓采樣功能,屬于BMS系統(tǒng)的一部分,可用于新能源動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域。
隨著新能源汽車、儲(chǔ)能等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,CCS集成母排市場也隨之迅速擴(kuò)大。同時(shí),電池集成技術(shù)的推進(jìn),以及規(guī)模化生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化需求的提升,傳統(tǒng)線束方案的CCS逐漸被集成化、輕量化的FPC方案替代。此外,相比FPC方案來說,而更具成本優(yōu)勢的FFC、FDC方案也在持續(xù)推進(jìn)中。傳統(tǒng)線束+注塑支架的方案,成本更低,穩(wěn)定性好,但需要人工裝配,自動(dòng)化程度低,不利于大批量生產(chǎn);與線束方案相比,采用FPC/FFC等+吸塑板,或熱壓方案的CCS集成母排,結(jié)構(gòu)輕薄規(guī)整、集成度高,有利于提升電池包空間利用率及組裝效率,符合汽車輕量化、零部件系統(tǒng)集成化及大模組化趨勢,在目前寧德時(shí)代、比亞迪、國軒高科、中航新創(chuàng)等主流電池廠商的產(chǎn)品上均已廣泛應(yīng)用。
新能源汽車銷量攀升,帶動(dòng)FPC/CCS市場的迅速發(fā)展,且因CCS附加值比單純的FPC更高,也有不少FPC/PCB廠商進(jìn)一步布局下游集成產(chǎn)品CCS。有機(jī)構(gòu)預(yù)測,2025 年全球、國內(nèi)新能源車動(dòng)力電池 FPC 市場空間有望達(dá)到 64-108 億、32-54 億元, 2025 年全球、國內(nèi)新能源汽車動(dòng)力電池 CCS 市場空間有望達(dá)到 160-270億、80-135 億元。
新能源汽車動(dòng)力電池FPC市場空間
資料來源:中汽協(xié)、EVTank、Trendforce、理想、浙商證券研究所
隨著新能源車滲透率的持續(xù)提升,新能源汽車動(dòng)力電池 FPC、CCS 空間更為廣闊,預(yù)計(jì) 2030年全球、國內(nèi)新能源汽車 FPC 市場空間有望達(dá)到 140-240億、72-120億元,2030年全球、國內(nèi)新能源汽車 CCS 市場空間有望達(dá)到 350-600億元、180-300億元。
新能源汽車動(dòng)力電池CCS市場空間
資料來源:中汽協(xié)、EVTank、Trendforce、理想、浙商證券研究所
同時(shí),在雙碳目標(biāo)下,儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)有望大發(fā)展,機(jī)構(gòu)指出,儲(chǔ)能電池領(lǐng)域的增長成為電池 FPC/CCS 需求新動(dòng)力,2030年有望再增厚33%空間。
全球電池FPC/CCS市場規(guī)模,億元,資料來源:浙商證券研究所
CCS集成母排多種技術(shù)路線并存,集成工藝多樣化發(fā)展,推動(dòng)相關(guān)材料、設(shè)備、工藝等的不斷進(jìn)步。
CCS集成母排是將電池模組中的導(dǎo)電排、控制電路(電壓、溫度采集)等部件整合成一個(gè)模塊,以實(shí)現(xiàn)電芯高壓串并聯(lián)、溫度采集、電壓采集、過流熔斷等功能,具有集成度高、可靠性好、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小等特點(diǎn),可以節(jié)省空間便于自動(dòng)化裝配適用于規(guī)?;可a(chǎn),在新能源汽車和儲(chǔ)能設(shè)備等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
近年來,新能源電動(dòng)汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展,電動(dòng)車動(dòng)力核心——?jiǎng)恿﹄姵丶夹g(shù)也不斷進(jìn)步,不斷朝著高安全性、高集成度、輕量化、低成本等方向發(fā)展。而作為新能源電池包的關(guān)鍵部件之一,CCS集成母排的材料和集成工藝等也在朝著相同的方向發(fā)展著。目前,CCS集成母排除了傳統(tǒng)的線束方案外,集成化、輕量化等FPC/PCB方案正在快速滲透,此外,更具成本優(yōu)勢的FFC、FDC方案也在不斷推進(jìn)中,同時(shí)集成工藝也有注塑支架、吸塑熱鉚、PET膜熱壓等。總的來說,目前CCS集成母排形式多樣,各有優(yōu)勢,應(yīng)用終端可根據(jù)不同應(yīng)用場景選擇最佳方案。
產(chǎn)品類別 | 常用集成工藝 | 特點(diǎn) |
線束采樣電芯連接組件 | 注塑支架、吸塑熱鉚工藝 | 信號(hào)傳輸穩(wěn)定,高可靠性,成本低 |
PCB采樣電芯連接組件 | 熱壓工藝、吸塑熱鉚工藝 | 信號(hào)傳輸穩(wěn)定,高可靠性,結(jié)構(gòu)輕薄規(guī)整,自動(dòng)化程度高 |
FPC采樣電芯連接組件 | 熱壓工藝、吸塑熱鉚工藝 | 信號(hào)傳輸穩(wěn)定,高可靠性,結(jié)構(gòu)輕薄規(guī)整,自動(dòng)化程度高 |
FFC采樣電芯連接組件 | 熱壓工藝、吸塑熱鉚工藝 | 一體化集成度高,信號(hào)采集能力強(qiáng),高可靠性,是FPC的低成本替代方案 |
FDC采樣電芯連接組件 | 熱壓工藝、吸塑熱鉚工藝 | 相比FPC工序少,工藝成本低,適合大批量生產(chǎn) |
下面,我們來看看幾種常見的CCS集成母排:
1、線束-CCS
常用結(jié)構(gòu):線束+采集端子+NTC+導(dǎo)電鋁排+注塑/吸塑支架
特點(diǎn):
?一體化結(jié)構(gòu),工藝成熟
?信號(hào)傳輸穩(wěn)定、可靠,電壓、溫度采集均采用獨(dú)立的線束連接
?具有成本優(yōu)勢
?自動(dòng)化程度較低
2、PCB-CCS
常用結(jié)構(gòu):PCB+鎳片+導(dǎo)電鋁排+吸塑熱鉚或PET膜熱壓
特點(diǎn):
?一體化集成結(jié)構(gòu),產(chǎn)品輕量化
?信號(hào)傳輸穩(wěn)定、可靠,電壓、溫度采集采用一體設(shè)計(jì)的PCB實(shí)現(xiàn)
?自動(dòng)化程度高
3、FPC-CCS
常用結(jié)構(gòu):FPC+鎳片+導(dǎo)電鋁排+吸塑板或PET膜熱壓
特點(diǎn):
?超輕量化結(jié)構(gòu),整體強(qiáng)度和絕緣性能優(yōu)異
?信號(hào)傳輸穩(wěn)定、可靠,電壓、溫度采集采用一體設(shè)計(jì)的FPC實(shí)現(xiàn)
?自動(dòng)化程度高
?相對(duì)成本較高
4、FFC-CCS
常用結(jié)構(gòu):FFC+鎳片+導(dǎo)電鋁排+吸塑熱鉚或PET膜熱壓
特點(diǎn):
?輕量化結(jié)構(gòu),適用于長款模組采集設(shè)計(jì)和降本
?優(yōu)異的信號(hào)采集能力,信號(hào)輸出穩(wěn)定、可靠
?自動(dòng)化程度高
5、FDC-CCS
FDC采用模切制程加工,布線通過圓刀,相比FPC蝕刻加工,工序少,加工時(shí)間短,工藝成本減少30%左右,適合大批量生產(chǎn),且制程環(huán)保,可應(yīng)用于電池包電氣系統(tǒng)及CCS模組集成,是FPC的降本方案之一,不過目前FDC保險(xiǎn)絲精度和線路密集位置排廢是難點(diǎn)問題。
目前,CCS集成母排除了傳統(tǒng)的線束方案外,集成化、輕量化等FPC/PCB方案正在快速滲透,此外,更具成本優(yōu)勢的FFC、FDC方案也在不斷推進(jìn)中,同時(shí)集成工藝也有注塑支架、吸塑熱鉚、PET膜熱壓等。
一、
行業(yè)前景
新能源汽車動(dòng)力電池 FPC 產(chǎn)品需要一定的驗(yàn)證周期,并且在設(shè)備、工藝等環(huán)節(jié)具備壁壘,此外由于汽車 FPC 產(chǎn)品在長度、可靠性等方面要求高于消費(fèi)電子,整體來看具備一定難度與門檻。由于每臺(tái)新能源汽車的電池模組形態(tài)和數(shù)量不一,因而動(dòng)力電池 FPC 的規(guī)格和用量也存在差異,前期需要定制化設(shè)計(jì)開發(fā)。一般電池模組容量越大,所需FPC長度越長,F(xiàn)PC產(chǎn)品在工藝難度和成本也會(huì)越高。FDC的出現(xiàn)完美地解決了FPC工藝及成本限制問題,在國家的雙碳目標(biāo)下,需求量不斷攀升,有著很好的市場發(fā)展空間。
二、
行業(yè)發(fā)展趨勢
1、儲(chǔ)能電池
隨著新能源汽車市場滲透率不斷提升,動(dòng)力電池的市場需求量也快速地增長。2022年,我國動(dòng)力電池累計(jì)產(chǎn)量545.9GWh,累計(jì)同比增長148.5%。2023年1-4月,動(dòng)力電池累計(jì)產(chǎn)量176.9GWh,累計(jì)同比增長28.7%。預(yù)計(jì)2023年我國動(dòng)力電池產(chǎn)量將達(dá)613GWh。
2018-2023年中國動(dòng)力電池產(chǎn)量預(yù)測趨勢圖
2、FPC動(dòng)力電池
《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035 年)》提出,到 2025 年我國新能源汽車新車銷售量達(dá)到汽車新車銷售總量的 20%左右?;谖覈履茉雌嚢l(fā)展提速,預(yù)計(jì)我國2025年新能源汽車滲透率將超20%,2030年新能源汽車銷量占比超80%。基于新能源汽車銷售數(shù)據(jù),預(yù)測 2025 年、2030年全球采用 FPC 動(dòng)力電池方案的新能源汽車將達(dá)到 1600-1800萬輛、3500-4000萬輛;2025 年、2030年國內(nèi)采用 FPC 動(dòng)力電池方案的新能源汽車將達(dá)到 800-900萬輛、1800-2000萬輛。
FPC可使用FDC替代,市場規(guī)模較大,前景可期。
3、客戶群體
FDC目標(biāo)客戶群體—汽車領(lǐng)域,包括但不僅限于以上
三、
產(chǎn)品介紹
柔性模切線路板(Flexible Die-cutting Circuit, FDC)是一種以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材,經(jīng)過模切工藝制成的一種具有高度可靠性,絕佳的可撓性電路,因具有可自由彎曲、折疊、卷繞,可在三維空間隨意移動(dòng)及伸縮的特點(diǎn),從而達(dá)到元器件裝配和導(dǎo)線連接的一體化,可完美替代新能源行業(yè)中的FPC產(chǎn)品,可有效縮短制作周期以及更有效的節(jié)約將本。
1、產(chǎn)品特點(diǎn)
制程綠色環(huán)保,無需進(jìn)行蝕刻工藝;
高度集成、超薄厚度、超柔軟度;
在安全性、輕量化、布局規(guī)整等方面具備突出優(yōu)勢;
裝配時(shí)可通過機(jī)械手臂抓取直接放置電池包上,自動(dòng)化程度高,適合規(guī)?;笈可a(chǎn);
2、FDC產(chǎn)品分類
名稱:模切柔性采集線束
材質(zhì):PI+銅箔
功能:新能源汽車電池、儲(chǔ)能電池等電壓采集、溫度信號(hào)采集。
名稱:模切柔性加熱膜
材質(zhì):PI+銅箔
功能:新能源汽車電池、儲(chǔ)能電池、汽車座椅、汽車后視鏡等加熱保溫。
3、FDC產(chǎn)品優(yōu)勢
相對(duì)于傳統(tǒng)FPC工藝,工序更少,F(xiàn)PC工藝,空板制作需要 21 道工序,F(xiàn)DC工藝,空板制作需要 2道工序。
FPC工藝簡述
FDC工藝簡述
工序更少
傳統(tǒng)FPC孔板制作工藝需要大于21-30道工序。
FDC僅用2道工序即可完成。
更環(huán)保
FPC制作工序設(shè)備多,工序長,切涉及大量的污水處理。
FDC通過模切工藝加工而成,可實(shí)現(xiàn)0污染、0排放。
低成本
FDC相較于傳統(tǒng)的FPC,產(chǎn)品工序少,0污染,更高效,可有效節(jié)約產(chǎn)品的生產(chǎn)加工成本,有效實(shí)節(jié)約客戶采購成本的30%以上。
4、FDC技術(shù)優(yōu)勢
線寬線距:線寬線距均可達(dá)到0.25-0.3mm
性能保障:與傳統(tǒng)FPC產(chǎn)品性能保持相等,雙85測試 1000H已完成
保險(xiǎn)絲:局部位置可達(dá)成線寬線距0.15,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)絲的功能
相較于FPC來說,F(xiàn)DC長度尺寸可遠(yuǎn)超F(xiàn)PC2倍以上,F(xiàn)DC最大可做到2-3米
5、產(chǎn)品用途
可應(yīng)用于動(dòng)力電池模組、汽車座椅、后視鏡、汽車照明、傳感&信號(hào)系統(tǒng)、儀表盤、發(fā)動(dòng)機(jī)&波箱、影音系統(tǒng)等細(xì)分組件內(nèi)。
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PFC
+關(guān)注
關(guān)注
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CCS
+關(guān)注
關(guān)注
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