ITES China
Shenzhen International Industrial Manufacturing Technology and Equipment Exhibition
2024.3.28-3.31 Shenzhen World Exhibition & Convention Center (Baoan Venue)

你还在锂电厮杀,这些机床&激光企业已在氢电双极板先下一城

2023-01-12 17:09:09 From: ITES深圳工业展 884

【Introduction】 钠离子电池、混合动力、氢燃料电池等新技术将助力中国新能源汽车行业加速前行。在锂电市场之外,牧野、罗德斯、华工科技、联赢激光、大族激光等企业早早布局氢能。

“2022年我们在维护好既有客户的前提下,大力拓展了海外氢能源产品市场”,当大家都蜂拥至光伏、储能赛道时,同向集团已经进军氢能源行业。氢能源市场情况如何?2023年还能入局吗?2022年中国新能源汽车交出了一张漂亮的成绩单:全年新能源汽车销量突破900万辆;前11个月,汽车出口278万辆,超过德国,成为全球第二大汽车出口国,其中,新能源汽车出口同比增长1倍。

 新能源车市维持高景气度。据行业专家分析,新的一年,钠离子电池、混合动力、氢燃料电池等新技术将助力中国新能源汽车行业加速前行,并进而拉动整个产业链。ITES以氢燃料电池为例,详细拆解这一新技术为上游装备制造企业带来的市场机会。

钠离子电池 混动技术 氢燃料电池.jpg

图源:上海证券报

 

 政策利好的氢燃料电池到底是啥? 

1月6日,国家能源局编制了《新型电力系统发展蓝皮书(征求意见稿)》,指出深入推进交通领域新能源、氢燃料电池汽车替代传统能源汽车高工产业氢电研究所(GGII)数据显示,2018年-2021年,国内燃料电池双极板的市场规模分别是2.5亿元、2.85亿元、3.1亿元、3.6亿元,呈逐年递增状态。此外,随着氢能产业扶持政策的进一步推动,下游氢燃料电池汽车发展提速,还将进一步带动双极板的市场规模扩大。

氢能凭借零污染、可再生、加氢快、续航足等优势,被誉为车用能源的“终极形式”。这些优点使得,氢燃料电池在未来非常有可能会取代锂电池,解决国内锂资源稀缺,被国外“卡脖子”的问题。

纯电动汽车与燃料电池汽车对比.jpg

图源:飞鲸投研

 

从技术层面看,我国在燃料电池系统集成、电堆系统集成、DC/DC转换器等领域已经较为成熟,但膜电极组、双极板、空气压缩机、氢气循环泵、管路、减压器等关键零部件仍然依赖进口。其中,双极板的国产替代取得一定进展,牧野、罗德斯、华工科技、联赢激光、大族激光等企业早已提前入局。

燃料电池系统主要部件及布局企业.jpg

图源:飞鲸投研

 

 金属双极板模具、焊接难点多?产线、设备、工艺已备齐! 

金属双极板是氢能汽车动力心脏“燃料电堆”的核心骨架,在其生产制造流程中,成形模具加工与激光焊接两个环节是机床和激光参与并且难点多的环节。对此,机床企业凭借技术积累以及研发,开发出了众多针对性解决方案。

金属双极板生产流程.png

金属双极板生产流程

 

成形模具加工难点

金属双极板的最小厚度只有50µm,其平面度、轮廓精度、沟槽平行度和表面质量都必须满足严格的生产要求,同时希望保持较低的生产成本。这种薄板的生产是通过高速冲压工艺来完成的,对其成形模具有非常严苛的要求。

冲压成形的双极板.png

冲压成形的双极板

 

牧野 iQ500超精密立式加工中心 

牧野针对主轴、进给轴、切削液的发热问题,配备全套的冷却系统保证连续超长时间加工(大于150小时)的精度稳定性;全轴直线电机驱动,保证极高的加工精度;牧野专家6系统独有的SGI轮廓控制在拐角处可实现平滑过渡,保证优异的表面质量。

 

牧野 iQ500超精密立式加工中心 .jpg

 iQ500超精密立式加工中心 

 

罗德斯 高速加工中心 

高刚性高动态性的机床设计,配备RACECUT功能的直线电机以及快速精准的罗德斯RMS6控制系统。

罗德斯高速加工中心加工燃料电池双极板样件.png

罗德斯高速加工中心加工燃料电池双极板样件

 

双极板焊接难点

金属双极板单片材料的厚度分布在0.05mm-0.3mm之间,焊接的平均厚度为0.15毫米,比两张A4打印纸还要薄。作为氢气储存及电转换的中间载体,双极板焊接需要考虑密封性、牢固性、一致性、耐久性、平整度等多种因素,对焊接要求极其严格,也是制约氢燃料电池产业化的瓶颈之一。

 

双极板焊接难点1.gif

双极板焊接难点2.png

图源:网络

 

华工科技 氢燃料金属双极板自动化焊接整线 

华工科技已成功研制出国内首套第三代氢燃料金属双极板自动化焊接整线,该产品覆盖切割、自动焊接、赋码、自动检测等工艺,可满足不同材料的激光焊接和兼容,为氢燃料电池加工行业提供全制程解决方案。

华工科技 氢燃料金属双极板自动化焊接整线 .jpg

氢燃料金属双极板自动化焊接整线 

 

联赢激光 氢燃料电池双极板焊接线 

联赢激光通过在流道区域焊接,杜绝变形等问题,保证两单极板之间的密封性,并将最低至0.05mm的超薄板变形降到最小,使整个氢燃料电池堆焊接变形得到有效的控制的同时,提高金属双极板的导电性能。

联赢激光 氢燃料电池双极板焊接线.jpg

工艺流程:机器人上料码盘-正反面检测-自动扫码-治具定位压紧-自动焊接-气密检测-打标-下料

 

博世智能制造解决方案事业部 新一代双极板激光焊接设备 

对厚度低至0.07mm且焊接区域宽度小于0.3mm的双极板,博世通过自主研发振镜及激光集成控制系统,实现了高精度微秒级激光控制。同时,搭载机器视觉准确识别可焊接位置,成功解决了焊缝成型差和焊接热变形大等问题,焊接速度达到1000mm/s,实现了焊接精度±0.02mm及焊后翘曲变形小于2mm且无泄漏的焊接工艺。

博世智能制造解决方案事业部 新一代双极板激光焊接设备.png


赛泰激光 FLEX焊接 

激光与来自瑞士的合作伙伴法因图尔一起致力于双极板生产线。整个生产线由成形、清洗、焊接、检测等工序组成。其中,FLEX焊接是高性能金属双极板组装的理想工艺,特点是:最高焊接速度、优良的焊缝接缝、低变形量。

 赛泰激光 FLEX焊接 .png

 FLEX焊接


此外,大族激光在投资者互动平台表示,公司能够提供氢燃料电池双极板焊接装备及全套解决方案。海目星激光已经有一部分团队在跟踪产业动态,研究作为装备企业未来如何切入氢能的装备产业链。可以见得,氢燃料电池这一蓝海市场正被越来越多的企业关注。


*图片、资料来源:GGII、上海证券报、飞鲸投研、牧野、罗德斯、华工科技、联赢激光、博世、赛泰激光、卡门哈斯激光


2023.3.29-4.1,ITES深圳工业展与您再聚!