國家智庫的數據顯示,未來十年,我國動力電池的需求將超過1000GWh,是目前規模4倍;而儲能電站的需求將超過100GW,約為目前的30倍。因此,未來一段時間內儲能市場將會進入爆發期。CCS (Cells Contact System,集成母排),也稱為線束板集成件,由信號采集組件(線束/FPC/FFC等)、塑膠結構件、銅鋁排等通過熱壓合或鉚接等工藝連接成一個整體,以實現電芯高壓串并聯,以及電池的溫度采樣、電芯電壓采樣功能,屬于BMS系統的一部分,可用于新能源動力電池、儲能電池等領域。
隨著新能源汽車、儲能等產業的快速發展,CCS集成母排市場也隨之迅速擴大。同時,電池集成技術的推進,以及規模化生產對自動化需求的提升,傳統線束方案的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,而更具成本優勢的FFC、FDC方案也在持續推進中。傳統線束+注塑支架的方案,成本更低,穩定性好,但需要人工裝配,自動化程度低,不利于大批量生產;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,結構輕薄規整、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、零部件系統集成化及大模組化趨勢,在目前寧德時代、比亞迪、國軒高科、中航新創等主流電池廠商的產品上均已廣泛應用。
新能源汽車銷量攀升,帶動FPC/CCS市場的迅速發展,且因CCS附加值比單純的FPC更高,也有不少FPC/PCB廠商進一步布局下游集成產品CCS。有機構預測,2025 年全球、國內新能源車動力電池 FPC 市場空間有望達到 64-108 億、32-54 億元, 2025 年全球、國內新能源汽車動力電池 CCS 市場空間有望達到 160-270億、80-135 億元。
新能源汽車動力電池FPC市場空間
資料來源:中汽協、EVTank、Trendforce、理想、浙商證券研究所
隨著新能源車滲透率的持續提升,新能源汽車動力電池 FPC、CCS 空間更為廣闊,預計 2030年全球、國內新能源汽車 FPC 市場空間有望達到 140-240億、72-120億元,2030年全球、國內新能源汽車 CCS 市場空間有望達到 350-600億元、180-300億元。
新能源汽車動力電池CCS市場空間
資料來源:中汽協、EVTank、Trendforce、理想、浙商證券研究所
同時,在雙碳目標下,儲能產業有望大發展,機構指出,儲能電池領域的增長成為電池 FPC/CCS 需求新動力,2030年有望再增厚33%空間。
全球電池FPC/CCS市場規模,億元,資料來源:浙商證券研究所
CCS集成母排多種技術路線并存,集成工藝多樣化發展,推動相關材料、設備、工藝等的不斷進步。
CCS集成母排是將電池模組中的導電排、控制電路(電壓、溫度采集)等部件整合成一個模塊,以實現電芯高壓串并聯、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、結構緊湊、體積小等特點,可以節省空間便于自動化裝配適用于規模化批量生產,在新能源汽車和儲能設備等領域廣泛應用。
近年來,新能源電動汽車行業蓬勃發展,電動車動力核心——動力電池技術也不斷進步,不斷朝著高安全性、高集成度、輕量化、低成本等方向發展。而作為新能源電池包的關鍵部件之一,CCS集成母排的材料和集成工藝等也在朝著相同的方向發展著。目前,CCS集成母排除了傳統的線束方案外,集成化、輕量化等FPC/PCB方案正在快速滲透,此外,更具成本優勢的FFC、FDC方案也在不斷推進中,同時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,各有優勢,應用終端可根據不同應用場景選擇最佳方案。
產品類別 | 常用集成工藝 | 特點 |
線束采樣電芯連接組件 | 注塑支架、吸塑熱鉚工藝 | 信號傳輸穩定,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 | 信號傳輸穩定,高可靠性,結構輕薄規整,自動化程度高 |
FPC采樣電芯連接組件 | 熱壓工藝、吸塑熱鉚工藝 | 信號傳輸穩定,高可靠性,結構輕薄規整,自動化程度高 |
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,信號采集能力強,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 |
下面,我們來看看幾種常見的CCS集成母排:
1、線束-CCS
常用結構:線束+采集端子+NTC+導電鋁排+注塑/吸塑支架
特點:
?一體化結構,工藝成熟
?信號傳輸穩定、可靠,電壓、溫度采集均采用獨立的線束連接
?具有成本優勢
?自動化程度較低
2、PCB-CCS
常用結構:PCB+鎳片+導電鋁排+吸塑熱鉚或PET膜熱壓
特點:
?一體化集成結構,產品輕量化
?信號傳輸穩定、可靠,電壓、溫度采集采用一體設計的PCB實現
?自動化程度高
3、FPC-CCS
常用結構:FPC+鎳片+導電鋁排+吸塑板或PET膜熱壓
特點:
?超輕量化結構,整體強度和絕緣性能優異
?信號傳輸穩定、可靠,電壓、溫度采集采用一體設計的FPC實現
?自動化程度高
?相對成本較高
4、FFC-CCS
常用結構:FFC+鎳片+導電鋁排+吸塑熱鉚或PET膜熱壓
特點:
?輕量化結構,適用于長款模組采集設計和降本
?優異的信號采集能力,信號輸出穩定、可靠
?自動化程度高
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,加工時間短,工藝成本減少30%左右,適合大批量生產,且制程環保,可應用于電池包電氣系統及CCS模組集成,是FPC的降本方案之一,不過目前FDC保險絲精度和線路密集位置排廢是難點問題。
目前,CCS集成母排除了傳統的線束方案外,集成化、輕量化等FPC/PCB方案正在快速滲透,此外,更具成本優勢的FFC、FDC方案也在不斷推進中,同時集成工藝也有注塑支架、吸塑熱鉚、PET膜熱壓等。
一、
行業前景
新能源汽車動力電池 FPC 產品需要一定的驗證周期,并且在設備、工藝等環節具備壁壘,此外由于汽車 FPC 產品在長度、可靠性等方面要求高于消費電子,整體來看具備一定難度與門檻。由于每臺新能源汽車的電池模組形態和數量不一,因而動力電池 FPC 的規格和用量也存在差異,前期需要定制化設計開發。一般電池模組容量越大,所需FPC長度越長,FPC產品在工藝難度和成本也會越高。FDC的出現完美地解決了FPC工藝及成本限制問題,在國家的雙碳目標下,需求量不斷攀升,有著很好的市場發展空間。
二、
行業發展趨勢
1、儲能電池
隨著新能源汽車市場滲透率不斷提升,動力電池的市場需求量也快速地增長。2022年,我國動力電池累計產量545.9GWh,累計同比增長148.5%。2023年1-4月,動力電池累計產量176.9GWh,累計同比增長28.7%。預計2023年我國動力電池產量將達613GWh。
2018-2023年中國動力電池產量預測趨勢圖
2、FPC動力電池
《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035 年)》提出,到 2025 年我國新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的 20%左右。基于我國新能源汽車發展提速,預計我國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據,預測 2025 年、2030年全球采用 FPC 動力電池方案的新能源汽車將達到 1600-1800萬輛、3500-4000萬輛;2025 年、2030年國內采用 FPC 動力電池方案的新能源汽車將達到 800-900萬輛、1800-2000萬輛。
FPC可使用FDC替代,市場規模較大,前景可期。
3、客戶群體
FDC目標客戶群體—汽車領域,包括但不僅限于以上
三、
產品介紹
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及伸縮的特點,從而達到元器件裝配和導線連接的一體化,可完美替代新能源行業中的FPC產品,可有效縮短制作周期以及更有效的節約將本。
1、產品特點
制程綠色環保,無需進行蝕刻工藝;
高度集成、超薄厚度、超柔軟度;
在安全性、輕量化、布局規整等方面具備突出優勢;
裝配時可通過機械手臂抓取直接放置電池包上,自動化程度高,適合規模化大批量生產;
2、FDC產品分類
名稱:模切柔性采集線束
材質:PI+銅箔
功能:新能源汽車電池、儲能電池等電壓采集、溫度信號采集。
名稱:模切柔性加熱膜
材質:PI+銅箔
功能:新能源汽車電池、儲能電池、汽車座椅、汽車后視鏡等加熱保溫。
3、FDC產品優勢
相對于傳統FPC工藝,工序更少,FPC工藝,空板制作需要 21 道工序,FDC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。
更環保
FPC制作工序設備多,工序長,切涉及大量的污水處理。
FDC通過模切工藝加工而成,可實現0污染、0排放。
低成本
FDC相較于傳統的FPC,產品工序少,0污染,更高效,可有效節約產品的生產加工成本,有效實節約客戶采購成本的30%以上。
4、FDC技術優勢
線寬線距:線寬線距均可達到0.25-0.3mm
性能保障:與傳統FPC產品性能保持相等,雙85測試 1000H已完成
保險絲:局部位置可達成線寬線距0.15,進而實現保險絲的功能
相較于FPC來說,FDC長度尺寸可遠超FPC2倍以上,FDC最大可做到2-3米
5、產品用途
可應用于動力電池模組、汽車座椅、后視鏡、汽車照明、傳感&信號系統、儀表盤、發動機&波箱、影音系統等細分組件內。
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