新能源電池包輥壓鋼箱體——制造工藝及發(fā)展趨勢(shì)—— 電動(dòng)車(chē)電池包制造技術(shù)的方向

隨著新能源汽車(chē)市場(chǎng)的爆發(fā)式增長(zhǎng)（全球銷(xiāo)量突破3000萬(wàn)輛，中國(guó)占比超60%），電池包箱體作為核心安全結(jié)構(gòu)件，其制造工藝持續(xù)迭代。

鈑金箱體、鋁擠型材箱體、輥壓鋼箱體三大主流工藝，從材質(zhì)特性、工藝復(fù)雜度、成本效率、輕量化潛力等維度進(jìn)行對(duì)比分析，并結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向。

電池包箱體需滿(mǎn)足以下核心性能指標(biāo)：

• 安全性：抗沖擊、抗擠壓（國(guó)標(biāo)要求底部抗壓≥10GPa）；

• 輕量化：能量密度提升需求迫切（每減重10%，續(xù)航增加5%-8%）；

• 密封性：IP67/IP68防護(hù)等級(jí)；

• 成本可控：制造成本占電池包總成本約15%-20%。

當(dāng)前主流工藝中，鈑金工藝占比約45%（2022年數(shù)據(jù)），鋁擠型材工藝占比35%輥壓鋼工藝占比15%，其余為復(fù)合材料等新興技術(shù)。

工藝過(guò)程

1. 下料（激光切割/沖壓） → 2. 折彎成型（3-5道次） → 3. 焊接（電阻焊/弧焊，焊縫長(zhǎng)度≥20m） → 4. 表面處理（電泳/噴涂）。關(guān)鍵參數(shù)

• 材質(zhì)：SPCC冷軋鋼（厚度1.2-2.0mm）、5052鋁合金（厚度2.0-3.0mm）；

• 工時(shí)：?jiǎn)渭庸r(shí)間40-60分鐘（焊接占比50%）；

• 成本：材料成本占比60%-70%，人工成本高（焊接工序密集）。優(yōu)劣勢(shì)

• 優(yōu)勢(shì)：模具投入低（約10-20萬(wàn)元），適應(yīng)小批量定制；

• 劣勢(shì)：輕量化不足（鋼制箱體密度7.85g/cm3），焊縫易腐蝕。

工藝過(guò)程

1. 模具設(shè)計(jì)（開(kāi)發(fā)周期3-6個(gè)月） → 2. 鋁棒加熱（450-500℃）→ 3. 擠壓成型（速度5-20m/min）→ 4. CNC加工（精度±0.1mm）→ 5. FDS流鉆螺釘連接。關(guān)鍵參數(shù)

• 材質(zhì)：6000系鋁合金（抗拉強(qiáng)度≥250MPa）；

• 厚度：型材壁厚2.5-4.0mm，局部加強(qiáng)區(qū)域6-8mm；

• 成本：模具費(fèi)用50-100萬(wàn)元，材料成本比鋼高2-3倍；

• 工時(shí)：擠壓+機(jī)加工總時(shí)長(zhǎng)約30分鐘/件。優(yōu)劣勢(shì)

• 優(yōu)勢(shì)：輕量化顯著（密度2.7g/cm3），一體成型密封性好；

• 劣勢(shì)：初始投資高，型材設(shè)計(jì)靈活性低。

工藝過(guò)程

1. 鋼卷開(kāi)卷 → 2. 連續(xù)輥壓成型（10-15道輥輪） → 3. 高頻焊接 → 4. 激光拼焊（TWB技術(shù)） → 5. 熱成型（900℃淬火）。關(guān)鍵參數(shù)

• 材質(zhì)：DP780/DP980雙相鋼（屈服強(qiáng)度≥500MPa）；

• 厚度：0.8-1.5mm（局部增強(qiáng)區(qū)差異化輥壓）；

• 效率：產(chǎn)速可達(dá)60m/min，工時(shí)較鈑金縮短40%；

• 成本：材料利用率超95%，綜合成本比鋁低25%-30%。優(yōu)劣勢(shì)

• 優(yōu)勢(shì)：高強(qiáng)度輕量化（減重15% vs傳統(tǒng)鋼）、適合規(guī)?；a(chǎn)；

• 劣勢(shì)：產(chǎn)線(xiàn)投資超5000萬(wàn)元，需年產(chǎn)能10萬(wàn)件以上攤薄成本。

如下圖電池托盤(pán)下箱體，采用1500Mpa及以上超高強(qiáng)鋼的復(fù)雜閉口截形。其擁有多種超高強(qiáng)鋼輥軋電池包技術(shù)解決方案，包括輥壓、在線(xiàn)激光焊接的集成解決方案。方案中將創(chuàng)新的日字型截形，目字型截形和復(fù)雜的變形輥軋截形用于電池殼體。

指標(biāo)

鈑金箱體

鋁擠型材箱體

輥壓鋼箱體

材料成本（元/kg）

6-8（鋼）

25-30（鋁）

7-9（高強(qiáng)鋼）

單件工時(shí)（min）

40-60

25-35

20-30

輕量化水平

基準(zhǔn)

減重30%

減重15%-20%

模具成本（萬(wàn)元）

10-20

50-100

200-300（輥系）

適用場(chǎng)景

小批量多品種

中高端車(chē)型

大規(guī)模量產(chǎn)

• 高強(qiáng)鋼升級(jí)：馬氏體鋼（MS1500）應(yīng)用，強(qiáng)度提升至1500MPa；

• 多材料混合：鋼鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)（如寶馬iX3電池包）、碳纖維局部增強(qiáng)。

• 輥壓+熱成型一體化：實(shí)現(xiàn)“輥壓-淬火-切割”連續(xù)生產(chǎn)（效率提升50%）；

• 超大型壓鑄：特斯拉CTC技術(shù)推動(dòng)一體化壓鑄鋁箱體（減重40%+）。

• 數(shù)字孿生工藝仿真：減少試模次數(shù)（某企業(yè)案例顯示開(kāi)發(fā)周期縮短30%）；

• AI視覺(jué)檢測(cè)焊縫：缺陷識(shí)別率超99.5%（寧德時(shí)代已落地應(yīng)用）。

• 再生鋁比例提升至50%以上（歐盟《新電池法》強(qiáng)制要求）；

• 輥壓鋼工藝憑借材料回收便利性（回收率超90%），或成主流選擇。

短期內(nèi)，鋁擠型材仍主導(dǎo)高端市場(chǎng)，輥壓鋼憑借性?xún)r(jià)比搶占中端份額；長(zhǎng)期看，多材料復(fù)合+一體化成型將成為技術(shù)制高點(diǎn)，同時(shí)智能制造將重構(gòu)成本競(jìng)爭(zhēng)格局。企業(yè)需根據(jù)產(chǎn)品定位（續(xù)航優(yōu)先 vs 成本優(yōu)先）動(dòng)態(tài)選擇工藝路徑。

來(lái)源/作者：華中科技大學(xué)

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