电池盒是什么?从结构上看,当纯电动汽车卸下发动机,采用电力做为新的驱动动力,电池壳体便作为新能源汽车动力电池的承载件,常被安装在车底底盘处,主要对电池起到密封、散热和安全防护的作用。
由此,我们或许可以得出电池盒需要满足几点需求:体型大,装得下当前长续航需求所配套的电池;强度够大,要足够安全;焊接到位,避免碰撞、挤压后造成泄漏等危险;不可以太重,整车质量直接影响纯电动续航;低成本,更易形成规模化等等。
当前,在节能减排政策与电动化加速的驱动下,汽车轻量化正在加速,作为极具成本、减重潜质、工艺等多重优势的铝材被寄以厚望。要知道,动力电池包占整车质量20%-30%,电池盒占电池包质量的20%-30%,同等尺寸下,铝制电池盒替代钢制电池盒却可实现减重20%-30%。
“以某德系头部豪华OEM需求为例,其要求产品有着较高的动态冲击强度,来保证车辆在日常行驶发生碰撞后能够确保客舱内乘客的安全,这也就对产品本身材料屈服强度和韧性的要求极高。”叶国强分析指出,想要满足这一点,一是材料配方要绕过当前在该领域有着技术垄断地位的全球巨头,二是即便有了配方,还需配合最优的铸造技术、铝挤出工艺和热处理技术,才能让材料配方发挥出比较高的性能,同时合格率也能维持在较高水平。
可是当前,单以具备碰撞压溃性能的铝结构件屈服强度为例,国内主流水平仍停留在240MPa甚至以下,国际先进者却早已朝着320+MPa级别稳步迈进。除此之外,还有铝材铸造工艺、焊接工艺等重重技术关卡,想要打破这些困境,叶国强认为必须迎难而上,加大研发投入。
在他看来,越是基础件,在全球竞争中越是注重各方面实力,无论是在研发技术上、全球生产布局、核心材料和技术包括工艺技术、装备技术全方面实力都必须处于领先地位,唯有这样,在全球竞争打擂台上才能活得下来,站得住脚。
值得注意的是,除了对于研发技术、核心材料和技术的苛求外,全球化生产布局也同样重要。“电池盒是电池包中除电芯外质量最高的产品,同时基于各国之间碳排放标准、关税以及国际政治等因素考量,必须配套包括动力电池厂商、整车制造商‘就近建厂’。”叶国强如是说。
综合来看,尽管新能源汽车产业尚处在发展初步阶段,但在产业重资本投入和重重技术壁垒的背景下,现阶段市场竞争格局基本确定,很难再出现新玩家,或是后来者居上的现象。
“早些的时候,我们的铝材都依靠进口,缺乏对材料的理解和对技术的把控,不仅满足不了客户的多样性需求,产品良率更是奇低,这在本身进口成本就很高的当时,雪上加霜。”叶国强感慨道。
回顾敏实集团发家史,自集团创始人秦荣华先生于1992年在宁波成立敏孚机械有限公司开始,到1999年成立宁波信泰切入乘用车外饰件领域,再到成功进入福特全球采购系统及日产汽车供应链体系,只花了10年时间。
但这一历程在叶国强看来,实现0的突破固然不容易,但想从1-10000,甚至只是到100却更为艰难,因为这依靠地将不只是制造能力、产品设计能力,而是需要更为核心的技术来与世界头部企业做抗衡。
以铝饰件为例,车身装饰铝材除要求铝材本身需要高抗腐蚀性、机械性能、表面光泽度等硬性标准外,其表面处理技术能否满足整车企业对于车身外饰件对于pH13.5 耐腐蚀以及多彩外观效果的多重需求更是关键。在当时,能够满足这一客户需求的,却只有常年处于垄断地位的欧洲 Cera-painting 技术。
为打破这一格局,敏实自2010年开始加大在材料和核心工艺技术上的自主研发和制造,随后于2013年自主突破 Impan-3 创新的阳极氧化技术,可实现多种光泽、多种颜色组合的表现效果,同时具有较强的耐碱性和抗腐蚀能力,满足客户对于产品表面的苛刻要求。随后,基于敏实不断精进的制造工艺,产品合格率不断攀升至90%以上,逐步获得奥迪、宝马、通用等国际头部车企的认可,最终成为全球大的外饰件供应商之一。
“后来,在市场的需求和客户的提议下,并基于原本的铝材技术,我们延伸出了铝电池盒。”在聊到为何进入电池盒赛道时,叶国强透露道。
可正如前文所说,为进一步释放纯电动汽车续航里程,车身轻量化面临越来越严苛的要求。基于此,对于车底与底盘结构件材料标准除了强度高、韧性强,还必须做到更轻更薄,且成本低廉,彼时国内能做到200MPa屈服强度的铝结构件玩家却很少。
为此,敏实自2017年开始着重于结构铝型材高屈服强度的研发工作,并在2018年实现200MPa级别的研发,从而得到了宝马、戴姆勒以及大众汽车等诸多国际头部车企的技术认可,达到国内同行业水平。
随后,又基于200MPa级别的基础上,进一步完成了250MPa,成为国内唯一在突破这一屈服强度的基础上,还能满足静态压溃和动态冲击、弯曲性能结构铝材,达到国际同行先进水平。今年,敏实又再次突破了280MPa屈服强度的高强度铝材的研发,并完成了样件的试制,且将于明年实现产品量产。
截至目前,敏实已成功掌握从合金成分设计到铸棒、挤出、热处理、机加工一系列完整的结构铝材工艺链制备能力,并拥有自主配方和核心知识产权,且建立了Minal-S 系列高性能结构铝材。
按照叶国强所透露的研发规划,敏实Minal S6系列铝材将在明年突破320MPa的研发突破,以追平国际最顶尖的技术标准。面向未来,在他看来,满足碰撞吸能要求的6系铝材,屈服强度的极限或在360MPa,“受限于材料本身特性,以及产品需兼顾强度、轻量化以及成本等多重因素,想要实现360MPa并不容易,但却也已在敏实的研发规划之中”。
现阶段,敏实针对装饰铝材、结构铝材以及其表面处理技术、模具、制造工艺等环节的核心技术逐个突破,并以此形成了高性能铝材这一完整且自主可控的产品体系。