【哔哥哔特導讀】新能源汽車正在席卷我們的生活,已成為未來的大趨勢。而新能源汽車帶來的高壓、大電流态勢要求相應的連接器銅合金材料不斷升級革新,博威合金是我國銅合金材料的龍頭企業,開發了多款相應的銅合金材料,《國際線纜與連接》對其進行了采訪,以了解其在新能源汽車上的銅合金材料研發新成果以及未來趨勢。
随着國家對保護環境和清潔能源的重視,新能源汽車市場發展迎來了加速期。同時新能源汽車正在朝着高壓大電流方向發展,對連接器及其相關配件材料提出了更高的要求,銅合金材料正在不斷變革中。博威合金是我國銅合金材料的龍頭企業,順應新能源汽車的發展趨勢開發了多款相應的銅合金材料。《國際線纜與連接》記者采訪了博威合金高級工程師陳永力博士,以了解博威合金針對新能源汽車熱門市場的銅合金材料研發成果以及未來趨勢。
1. 本次展會,博威合金帶來了哪些新産品和新技術?哪幾款值得特别關注?
博威:
博威主要針對新能源汽車的高壓大電流連接器及動力電池的化成探針,推出了EValloy的棒材系列産品。
EValloy®98和EValloy®99分别是紫銅和無氧銅,此外還有碲銅EValloy®91、鉻锆銅EValloy®85,這些産品都具有非常優異的導電、導熱性能。尤其是碲銅EValloy®91,具有高達85%以上的切削性能。這些産品已廣泛使用在新能源汽車的充電槍端子、高壓線束接頭和車用繼電器端子等領域。
此外,還有一款銅鎳磷EValloy®60。目前充電槍的母端可能在設計上、選型上有困難的。而銅鎳磷EValloy®60綜合了強度、導電和切削性能,是一款優秀的平衡态合金,尤其适用于大電流端子,如充電槍的母端。
而應用于動力電池化成探針的EValloy®46合金最高強度可達到900MPa,并且具有摩擦系數低,磨損均勻,使用壽命高等特點。在化成探針上使用時,使用溫升非常低,經過3萬次的使用壽命磨損後還可以保持足夠的服役性能。目前,新能源車動力電池的化成探針都主要用铍銅C17510,而铍有劇毒,對于新能源汽車這樣一個環保型的行業來說,用劇毒産品不太合适,使用EValloy®46會更優異,不含铍、鉛等有毒元素。
在闆帶産品方面,如boway70250PRESSFIT,具有優秀的機械性能和折彎性能,其性能特點滿足Press-Fit技術對材料的要求,非常适用于Press-Fit設計;此外,還有boway47100、boway18150、boway42300、boway19000等帶材,可滿足電子、電氣系統連接器“小型化、大電流、低溫升”要求。
2. 博威合金走在創新前列,去年貴司在研發和創新上取得了什麼成果?貴司如何看待銅合金材料專利産權的重要性?
博威:
2020年是博威研發和創新的豐收之年,剛才提到的碲銅EValloy91、銅鎳磷EValloy60和化成探針用EValloy46等棒材産品及boway47100、boway19000等帶材産品,均在去年量産化,實現了多規格、多形狀的批量生産,獲得客戶的廣泛認可
除了剛提到的用于連接器的高性能棒材和帶材以外,博威合金也在開發超高強度和耐腐蝕的合金,比如Cu-Ni-Sn合金和Cu-Ni-Al合金,這些産品可應用于複雜工況的重載機械,如挖掘機、鑿岩機、采煤機等的軸承、軸套、石油開采的鑽頭,甚至是海工裝備用的耐腐蝕連接器上。
一直以來,博威都非常重視自主研發和知識産權,在新産品研發上持續不斷的大筆投入,也取得了豐碩的成果。截止到2020年,博威已經獲得190餘項的國内外發明專利。某種程度上說,自主研發型企業和高性能銅合金、特殊銅合金的制造商就是博威的代名詞。
3.新能源汽車是未來汽車發展大趨勢,博威合金作為汽車連接器材料創新企業,如何看待汽車連接器及相關配件材料在2021年中國市場的增長機會和技術發展趨勢?
博威:
我們關注到去年全球的新能源汽車的銷量已達380餘萬輛,新能源汽車的滲透率已超過4%,而中國的新能源汽車銷量超過了130萬輛。而根據中國和歐盟等主要經濟體對于碳中和、碳達峰的承諾,預計到2030年,新能源汽車能夠保持年均30%以上的增長。
所以,博威将會在汽車連接器材料方面持續不斷地投入研發力量,和我們的客戶一起合作,不斷地開發出适應新能源汽車行業發展的高性能銅合金材料。
此外,根據目前的行業狀況,大家對于新能源汽車續航裡程的焦慮,意味着電池容量會持續不斷的增長。電池容量的持續不斷增長會帶來一個結果,即我們所有的硬件系統的電流會更大,而且要求充電的時間會更短,因此高壓和大電流會是新能源汽車上持續的一個趨勢,這對材料的綜合強度和導電性能要求會更高。
4.在新能源汽車連接器及接觸件上,會用到不少銅合金材料。那麼,在相關材料研發、選型上,重點關注哪些因素?博威合金又取得了哪些創新?
博威:
連接器的設計和選材是一門非常複雜的學問。
連接器的首要功能是傳輸電流和信号,所以材料的導電率往往是考慮的首要因素。但連接的可靠性需要材料的強度來保證,所以強度也是不可忽視的因素。
汽車用連接器的使用工況往往比較惡劣,既要适應南方夏天的高溫,也要适應北方冬天的寒冷,此外還有行駛過程中的高頻震動等,所以也要考慮到材料的熱應力松弛和疲勞性能。
同時,我們還關心連接器是怎麼生産出來的,要兼顧到材料的加工性能,比如車削、沖壓和鉚接變形等性能。
5.充電樁作為新能源汽車配套剛需,随着新能源車熱銷也成為熱門,博威合金在客戶增值方面,提供了哪些應用解決方案?
博威:
充電樁作為新能源汽車必不可少的配套設施,目前的建設速度是遠遠落後于新能源汽車的發展速度。
據我了解,最近幾年的車樁比一直維持在3:1左右,而根據國家的規劃,預計到2025年車樁比要達到1:1,所以未來充電樁的建設速度将會遠高于新能源汽車的發展速度。
直流充電樁的平均功率從2016年的~70kW,已經增長到2019年的~150kW。長期來看,充電樁高壓大電流的趨勢非常明顯。
而且随着動力電池容量和大功率充電技術的發展,充電樁的功率将會不斷提升,所以在有限的尺寸内如何更好的設計适合高壓、大電流、高功率的充電樁設施,這對充電樁的材料提出的挑戰非常大。
對此,博威在本屆展會上重點推出了新能源汽車專用的系列合金EValloy,像剛才提到紫銅EValloy98、無氧銅EValloy99、碲銅EValloy91、鉻锆銅EValloy85、和銅鎳磷EValloy60,已在大功率的直流充電樁上獲得了廣泛的應用,獲得品牌客戶的廣泛認可。
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