汽车动力电池可靠性分析 汽车动力电池FPC与CCS点胶工艺

之前我们提到了，FPC柔性电路板在新能源汽车领域的运用，具体指汽车动力电池，并引出了下游集成产品是CCS，英文CellsContactSystem，中文叫集成母排或者线束板集成件，CCS产品由FPC、塑胶结构件、铜铝排等组成。

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汽车动力电池FPC产品

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汽车动力电池CCS产品

CCS集成母排属于汽车的BMS动力系统的一部分，其FPC用于替代动力电池的采集线，此前采集线采用传统铜线线束方案，线束由铜线外部包围塑料而成，连接电池包时每一根线束到达一个电极，当动力电池包电流信号很多时，需要很多根线束配合，对空间的挤占大。Pack装配环节，传统线束依赖工人手工将端口固定在电池包上，自动化程度低。

相较铜线线束，FPC由于其高度集成、超薄厚度、超柔软度等特点，在安全性、轻量化、布局规整等方面具备突出优势；CCS又将此前分开装配的塑胶结构件、铜铝排等与FPC集成到一起，大大缩减了厚度，并可定制化结构，使装配时可通过机械手臂抓取直接放置电池包上，自动化程度高，适合规模化大批量生产。

随着FPC与CCS展现出的优异性能以及规模化生产带来的快速降本，此方案替代传统线束的进程明显提速，现在已经成为绝大部分新能源汽车新车型的最主要选择。

FPC及CCS单车用量与电池模组设计相关。新能源汽车动力电池一般都多个电池模组组成，单车电池模组数量根据设计差异较大，以特斯拉为例，锂电派数据显示，大部分特斯拉ModelS车型的电池包分为16个小模组，而Model3长续航版的电池包只有4个模组。目前主流车型以7-12个模组的用量居多。

每一个电池模组配备一套CCS，每套CCS配备1-2条FPC，并且CCS还集合了塑胶结构件、铜铝排等结构，相较FPC单车价值500-800元，CCS环节价值量更高，预估单车价值在1500-2000元。

2020年全球新能源汽车产量420万辆，预计2025年将达到1800万辆。2020-2025年复合增速40%，2030年预计新能源汽车渗透率将达到50%左右，达到4000万辆。随着新能源车渗透率的持续提升，新能源汽车动力电池FPC、CCS空间更为广阔，预计2030年全球、国内新能源汽车FPC市场空间有望达到140-240亿、72-120亿元，2030年全球、国内新能源汽车CCS市场空间有望达到350-600亿元、180-300亿元。

另外，储能产业的发展也会一定程度带动锂电池的销售，进而促进FPC与CCS的市场需求量，问题是当前储能产业整体处于发展初期，产业链成熟度不高，所采用的解决方案仍存在不确定性，但前景不容忽视。

工艺的改进必然需要技术的提升，CCS集成母排需要将塑胶结构件、铜铝排等与FPC集成到一起，并需要保证一定的物理性能，常规的锁紧安装面对电池，难以保证密封性和安全性，点胶封装工艺成为汽车厂商的首选方案，但使用传统点胶工艺同样面临一些问题：

• 粘结基材复杂，胶水种类多样，不同位置的点胶目的和要求也会有所不同，需要点胶工艺综合考虑，点胶设备兼容性好，可以快速切换；
• 部分点胶位置狭小，精度要求高，需要保证点胶一致性好；
• 点胶工件相对较大，点胶面积广，需要保证一定效率。

补充：CCS点胶封装使用的胶水主要包括：黄胶、导热硅胶和硅酮胶：

1. 黄胶主要用于电感、线圈、变压器、电解电容、接收头等电子产品固定，具有保护密封电子元器件作用，在CCS中用于电气元件灌封、高压部件的灌封、电池FPC的防潮涂覆等。
2. 导热硅胶主要用于填充发热体与散热装置之间的缝隙，增大它们的接触面积，从而达到的导热效果，使电子元器件工作时候的热量有效地工散发出传递出去。在CCS中用于各种发热体（功率管、可控硅、电热堆等）与散热设施（散热片、散热条、壳体等）之间的接触面，起传热媒介作用，能提高散热效果。
3. 硅酮胶用于电子模块、传感器、电子元件等需灌封、绝缘、阻燃的场合以及电子元器件的粘接与固定元件之间的绝缘等。

针对以上点胶封装的难点和使用的胶水特性与工艺要求，深微智控提出以下点胶工艺方案：

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点胶精度方案

对于点胶精度要求，推荐CCD视觉识别配合高速压电阀，保证精度的同时兼顾效率；

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点胶胶量方案

对于使用高粘度胶水并且胶量较大的场合，推荐NV2高粘度回吸点胶阀，每分钟点胶量可达4.5L，保证点胶效率和出胶稳定；

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点胶效率方案

对于工件较大难以搬运的问题，推荐深微智控在线式点胶机，如400VSD和400VSM等，可以与生产流水线对接，在线式完成点胶作业，实现无人操作，特别适合中大型公司大批量生产作业。

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