新能源电池包辊压钢箱体——制造工艺及发展趋势—— 电动车电池包制造技术的方向

随着新能源汽车市场的爆发式增长（全球销量突破3000万辆，中国占比超60%），电池包箱体作为核心安全结构件，其制造工艺持续迭代。

钣金箱体、铝挤型材箱体、辊压钢箱体三大主流工艺，从材质特性、工艺复杂度、成本效率、轻量化潜力等维度进行对比分析，并结合行业数据预测未来技术发展方向。

电池包箱体需满足以下核心性能指标：

• 安全性：抗冲击、抗挤压（国标要求底部抗压≥10GPa）；

• 轻量化：能量密度提升需求迫切（每减重10%，续航增加5%-8%）；

• 密封性：IP67/IP68防护等级；

• 成本可控：制造成本占电池包总成本约15%-20%。

当前主流工艺中，钣金工艺占比约45%（2022年数据），铝挤型材工艺占比35%辊压钢工艺占比15%，其余为复合材料等新兴技术。

工艺过程

1. 下料（激光切割/冲压） → 2. 折弯成型（3-5道次） → 3. 焊接（电阻焊/弧焊，焊缝长度≥20m） → 4. 表面处理（电泳/喷涂）。关键参数

• 材质：SPCC冷轧钢（厚度1.2-2.0mm）、5052铝合金（厚度2.0-3.0mm）；

• 工时：单件加工时间40-60分钟（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）。优劣势

• 优势：模具投入低（约10-20万元），适应小批量定制；

• 劣势：轻量化不足（钢制箱体密度7.85g/cm³），焊缝易腐蚀。

工艺过程

1. 模具设计（开发周期3-6个月） → 2. 铝棒加热（450-500℃）→ 3. 挤压成型（速度5-20m/min）→ 4. CNC加工（精度±0.1mm）→ 5. FDS流钻螺钉连接。关键参数

• 材质：6000系铝合金（抗拉强度≥250MPa）；

• 厚度：型材壁厚2.5-4.0mm，局部加强区域6-8mm；

• 成本：模具费用50-100万元，材料成本比钢高2-3倍；

• 工时：挤压+机加工总时长约30分钟/件。优劣势

• 优势：轻量化显著（密度2.7g/cm³），一体成型密封性好；

• 劣势：初始投资高，型材设计灵活性低。

工艺过程

1. 钢卷开卷 → 2. 连续辊压成型（10-15道辊轮） → 3. 高频焊接 → 4. 激光拼焊（TWB技术） → 5. 热成型（900℃淬火）。关键参数

• 材质：DP780/DP980双相钢（屈服强度≥500MPa）；

• 厚度：0.8-1.5mm（局部增强区差异化辊压）；

• 效率：产速可达60m/min，工时较钣金缩短40%；

• 成本：材料利用率超95%，综合成本比铝低25%-30%。优劣势

• 优势：高强度轻量化（减重15% vs传统钢）、适合规模化生产；

• 劣势：产线投资超5000万元，需年产能10万件以上摊薄成本。

如下图电池托盘下箱体，采用1500Mpa及以上超高强钢的复杂闭口截形。其拥有多种超高强钢辊轧电池包技术解决方案，包括辊压、在线激光焊接的集成解决方案。方案中将创新的日字型截形，目字型截形和复杂的变形辊轧截形用于电池壳体。

指标

钣金箱体

铝挤型材箱体

辊压钢箱体

材料成本（元/kg）

6-8（钢）

25-30（铝）

7-9（高强钢）

单件工时（min）

40-60

25-35

20-30

轻量化水平

基准

减重30%

减重15%-20%

模具成本（万元）

10-20

50-100

200-300（辊系）

适用场景

小批量多品种

中高端车型

大规模量产

• 高强钢升级：马氏体钢（MS1500）应用，强度提升至1500MPa；

• 多材料混合：钢铝复合结构（如宝马iX3电池包）、碳纤维局部增强。

• 辊压+热成型一体化：实现“辊压-淬火-切割”连续生产（效率提升50%）；

• 超大型压铸：特斯拉CTC技术推动一体化压铸铝箱体（减重40%+）。

• 数字孪生工艺仿真：减少试模次数（某企业案例显示开发周期缩短30%）；

• AI视觉检测焊缝：缺陷识别率超99.5%（宁德时代已落地应用）。

• 再生铝比例提升至50%以上（欧盟《新电池法》强制要求）；

• 辊压钢工艺凭借材料回收便利性（回收率超90%），或成主流选择。

短期内，铝挤型材仍主导高端市场，辊压钢凭借性价比抢占中端份额；长期看，多材料复合+一体化成型将成为技术制高点，同时智能制造将重构成本竞争格局。企业需根据产品定位（续航优先 vs 成本优先）动态选择工艺路径。

来源/作者：华中科技大学

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