FPC掘金動(dòng)力電池PACK應(yīng)用

作為動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，pack領(lǐng)域的新材料導(dǎo)入和應(yīng)用是不少企業(yè)進(jìn)行攻關(guān)的方向。以FPC替代傳統(tǒng)線束的運(yùn)用創(chuàng)新，就是其中一條重要路徑。

高工鋰電調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池第一梯隊(duì)的寧德時(shí)代和比亞迪已經(jīng)在pack環(huán)節(jié)批量化應(yīng)用FPC。

“相對(duì)于傳統(tǒng)線束，F(xiàn)PC擁有高度集成、自動(dòng)化組裝、裝配準(zhǔn)確性、超薄厚度、超柔軟度、輕量化等諸多優(yōu)勢(shì)。”曾參與比亞迪動(dòng)力電池FPC導(dǎo)入的合力泰副總經(jīng)理顧志明向高工鋰電表示，F(xiàn)PC方案可以幫助Pack實(shí)現(xiàn)布局規(guī)整、結(jié)構(gòu)緊湊效果。

正是準(zhǔn)確的解決了動(dòng)力電池企業(yè)在PACK環(huán)節(jié)對(duì)于空間節(jié)省、自動(dòng)化水平提升的核心“痛點(diǎn)”，顧志明所在的合力泰提出的FPC方案在比亞迪已經(jīng)批量應(yīng)用達(dá)4年之久，眼下，他正進(jìn)行更進(jìn)一步的市場(chǎng)開(kāi)拓。

在龍頭企業(yè)的示范作用下，國(guó)軒高科、欣旺達(dá)、力神、比克、萬(wàn)向、孚能、桑頓新能源、國(guó)能電池等大批企業(yè)也開(kāi)始積極嘗試小批量導(dǎo)入應(yīng)用。

主流動(dòng)力電池企業(yè)的一致共識(shí)是，未來(lái)幾年，F(xiàn)PC替代傳統(tǒng)線束的進(jìn)程將會(huì)明顯提速，能在整體解決方案、價(jià)格、可靠性等方面具備綜合優(yōu)勢(shì)的FPC供應(yīng)商將迎來(lái)一輪新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

老樹(shù)新芽

事實(shí)上，作為電路板的一種，F(xiàn)PC并非新鮮事物，由于配線密度高、質(zhì)地輕薄可折疊，過(guò)去數(shù)十年里，F(xiàn)PC已全面滲透入PC配件市場(chǎng)的各個(gè)角落。

在全新的動(dòng)力電池運(yùn)用領(lǐng)域，F(xiàn)PC主要用于pack環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)線束替換，協(xié)助電池包的信息采集。奕東電子FPC業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人謝紅海介紹：“FPC之所以能夠?qū)雱?dòng)力電池，主要是因?yàn)橄噍^傳統(tǒng)線束而言，F(xiàn)PC在安全性、電池包輕量化、工藝靈活性、自動(dòng)化生產(chǎn)4方面優(yōu)勢(shì)顯著，滿足了國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池高能量密度和低成本的需求導(dǎo)向?！?/p>

具體來(lái)看：

?安全性能：在代替弱電導(dǎo)線的同時(shí)，F(xiàn)PC用金屬片與匯流排進(jìn)行連接，添加了熔斷保護(hù)電流設(shè)計(jì)，保證了信息的高速傳輸路線，確保即使電池包出現(xiàn)短路問(wèn)題，F(xiàn)PC的內(nèi)部設(shè)計(jì)也會(huì)直接將線路銅絲熔斷，避免引起電池包其他部分的燃燒或爆炸；

?輕量化：相較傳統(tǒng)采集信號(hào)所用的線束和PCB （印刷線路板）產(chǎn)品，F(xiàn)PC在電池保內(nèi)所占的空間更小，整體重量更輕，為電池包能量密度的增加做出一定貢獻(xiàn)。

?工藝靈活性：相較擁有眾多接插點(diǎn)和復(fù)雜手工接插環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)線束，F(xiàn)PC突破了工藝選擇上的局限，產(chǎn)品可配合電池包本身所具有的特性，進(jìn)行超聲波、焊接等多種工藝選擇。

?自動(dòng)化生產(chǎn)：FPC形狀規(guī)整，且設(shè)計(jì)集成度更高，可以省去大量多余的排線連接工作，十分適合機(jī)械規(guī)?；笈可a(chǎn)，在大大縮短組裝工時(shí)、節(jié)省人工的同時(shí)，為動(dòng)力電池組裝環(huán)節(jié)的自動(dòng)化生產(chǎn)，提供極大可能。

用戶端的反饋?zhàn)C實(shí)了上述說(shuō)法，比亞迪的pack工程師表示，常規(guī)線束由銅線外部包圍塑料而成，幾股線包成絕緣體形成一根線束，連接電池包時(shí)每一根線束要到達(dá)一個(gè)電極。當(dāng)動(dòng)力電池包電流信號(hào)很多時(shí)，需要很多根線束配合，勢(shì)必會(huì)擠占電池包空間。而FPC則可實(shí)現(xiàn)布局規(guī)整、結(jié)構(gòu)緊湊效果。

在pack裝配環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)線束依賴工人手工將端口固定在電池包上，擔(dān)不同時(shí)段人的精力不一樣，批量生產(chǎn)難免會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。而FPC厚度僅0.5毫米左右，寬度可依據(jù)電池包結(jié)構(gòu)定制，裝配時(shí)可通過(guò)機(jī)械手臂抓取直接放置電池包上，無(wú)須人工整理固定，具備較強(qiáng)的裝配優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用瓶頸

盡管性能優(yōu)越，但在導(dǎo)入之初，F(xiàn)PC并沒(méi)有被大規(guī)模地運(yùn)用到動(dòng)力電池當(dāng)中。

“FPC產(chǎn)品導(dǎo)入不如預(yù)期，主要源于客戶的兩種顧慮：一是成本。單就FPC材料而言，在小批量使用的情況下，其使用成本明顯高于傳統(tǒng)線束。二是可靠性。作為一種全新的運(yùn)用，最初電池和Pack廠商對(duì)FPC的性能表現(xiàn)有所懷疑。但這差不多是任何一款新產(chǎn)品在導(dǎo)入使用中都會(huì)遭遇的問(wèn)題。”比亞迪電子部品件公司項(xiàng)目經(jīng)理藍(lán)燕飛解釋。

事實(shí)上，除了客戶端的顧慮，相較消費(fèi)電子領(lǐng)域，F(xiàn)PC在動(dòng)力電池端運(yùn)用的較高門(mén)檻，也一定程度上滯緩了FPC被大面積導(dǎo)入的腳步。欣旺達(dá)的技術(shù)工程師強(qiáng)調(diào)：“作為車(chē)用零部件，動(dòng)力電池對(duì)FPC的耐久性、穩(wěn)定性和可靠性提出了十分嚴(yán)格的要求?！?/p>

一方面，動(dòng)力電池對(duì)FPC提出了耐溫、耐壓要求，因此FPC產(chǎn)品用材必須優(yōu)質(zhì)耐用，對(duì)不少FPC廠家來(lái)說(shuō)，這意味著對(duì)供應(yīng)商結(jié)構(gòu)的調(diào)整，需要引進(jìn)國(guó)際頂尖供應(yīng)商，對(duì)應(yīng)材料價(jià)格也更為昂貴；

另一方面，由于要對(duì)電池電壓、溫度、電流等情況進(jìn)行及時(shí)精準(zhǔn)的把控，動(dòng)力電池用FPC需要根據(jù)具體裝配的動(dòng)力電池性能和形狀進(jìn)行定制化生產(chǎn)，并輔以復(fù)雜的工序調(diào)整，以及嚴(yán)格的工藝測(cè)試，一道工序出現(xiàn)瑕疵，整塊軟板都將作廢。

“導(dǎo)入之前，電池/pack廠商前期還會(huì)對(duì)FPC進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試，這需要雙方進(jìn)行深度的配合，也對(duì)供應(yīng)商的研發(fā)配套、制造工藝等都提出了更高的要求，這也是目前僅少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用的難點(diǎn)所在?！鄙鲜鲂劳_(dá)工程師補(bǔ)充。

替代藍(lán)海

盡管在成本和可靠性上仍面臨一定阻礙，但在動(dòng)力電池頭部企業(yè)以及FPC廠商的共同推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)FPC在動(dòng)力電池領(lǐng)域的導(dǎo)入環(huán)境已得到極大改善。

“為平衡成本因素，F(xiàn)PC結(jié)合部分動(dòng)力電池廠的實(shí)際情況開(kāi)發(fā)出了‘FPC+傳統(tǒng)線束’的搭配方式，折中后的運(yùn)用效果同樣顯著，對(duì)動(dòng)力電池空間利用率、輕量化以及自動(dòng)化等性能提升起到了積極作用?！?/p>

一位不愿具名的pack企業(yè)工程師表示?！敖鼉赡?，通過(guò)對(duì)自身工藝的多方改善，F(xiàn)PC廠商已將動(dòng)力電池用FPC的價(jià)格降下不少，未來(lái)兩年FPC有望大批量導(dǎo)入行業(yè)。”

這樣的推論并非武斷，知情人士透露，當(dāng)前國(guó)軒高科、欣旺達(dá)、力神、比克、天戈、桑頓、國(guó)能、萬(wàn)向、孚能等動(dòng)力電池/pack企業(yè)均已小批量或正在嘗試導(dǎo)入FPC產(chǎn)品，預(yù)計(jì)隨著使用客戶的進(jìn)一步鋪開(kāi)，以及參與該領(lǐng)域市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的增加，未來(lái)國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池用FPC的價(jià)格還將進(jìn)一步下降。

除了價(jià)格更具優(yōu)勢(shì)外，在性能層面，動(dòng)力電池用FPC也還存在著較大的提升空間。一位FPC廠商透露：“在數(shù)碼領(lǐng)域已經(jīng)運(yùn)用成熟的FPC雙面板、多層板等更高性能產(chǎn)品，目前囿于成本因素，都還沒(méi)有被調(diào)整后大范圍導(dǎo)入動(dòng)力電池行業(yè)。一旦成本問(wèn)題得到較為妥善的處理，F(xiàn)PC會(huì)在動(dòng)力電池領(lǐng)域贏得更大的市場(chǎng)。”

“當(dāng)然，這并不意味著未來(lái)FPC會(huì)完全取代傳統(tǒng)線束和PCB（印刷線路板），畢竟在成本和耐久性上，后者確實(shí)具備著難以逾越的優(yōu)勢(shì)?！鄙鲜鋈耸垦a(bǔ)充。

事實(shí)上，嗅到新興市場(chǎng)氣息的電子企業(yè)已紛紛加快了布局動(dòng)力電池市場(chǎng)的步伐。高工鋰電了解到，當(dāng)前國(guó)內(nèi)景旺電子、合力泰、安捷利、弘信電子、奕東電子等實(shí)力強(qiáng)勁的電子供應(yīng)商已針對(duì)該市場(chǎng)制定了相應(yīng)的擴(kuò)產(chǎn)以及產(chǎn)品推廣計(jì)劃，一場(chǎng)關(guān)于動(dòng)力電池用FPC市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)似已初現(xiàn)端倪。