汽车行业攻破“铝代铜”技术难题

中国经济时报记者 段树军

近日，在全球行业领先企业泰科电子有限公司（TE Connectivity，以下简称“TE”）举办的“铝”创多赢生态圈闭门研讨会上，TE联合博威合金等企业对于铝代铜技术攻克细节，相关进展以及未来规划等进行了讲解和分享，现场汇聚了十余家国内外主流车企和50多家国内电池、电机、线束等领域龙头企业代表。

困扰汽车行业的铝代铜技术难题得到破解

“经过多方努力，困扰汽车行业多年的铝代铜技术难题终于真正得到破解。这是生态圈共创的成果，未来我们希望更多的伙伴加入进来，努力推进全面铝代铜。”TE汽车事业部中国区副总裁兼总经理孙晓光说。

博威合金板带副总裁孟祥鹏表示，“这是一次革命性创新，难度非常大。作为材料企业，我们非常重视本次生态联合，这是一项利国利民的举动，更是一次生态多赢的成功尝试。”

铜作为汽车电气系统核心材料，其应用量正在随着新能源车销量增高而不断攀升。有资料显示，一辆纯电动汽车用铜量达60公斤甚至更多，是传统燃油车的3—4倍。然而，我国铜矿资源严重匮乏，存储量仅占全球3%，现今每年面临80万吨的缺口。资源危机叠加铜材成本压力，使得寻找可替代材料变得极为迫切。多年以来，铝代铜被行业认为是完美替代方案，铝的价格仅为铜的1/3，材料更轻，且存储量丰富。然而，因蠕变、电化学腐蚀等技术魔咒，使得这一材料替代方案推进20余年，始终存在缺陷，无法在汽车上得以规模应用。

此前，在今年4月慕尼黑上海电子展期间，TE发布了新一代低压铝芯载流线，宣布彻底解决铝铜间的电化学腐蚀，有效缓解铝自身蠕变至近纯铜水平，正式拉开铝代铜发展新序幕。经预测，该技术可助力中国车企单车再降铜约10公斤，降10%，规模推广后预期可实现我国每年减排二氧化碳约85万吨，可开辟约360亿—480亿元低压线束市场空间，可观的经济价值和生态效应引发行业广泛关注。

生态圈强强联合攻破技术难点

孙晓光介绍，这次铝代铜技术难点彻底攻破，他们将其归纳为三点：先进材料、先进工艺、多元生态圈。

孙晓光说，材料是铝代铜实现的基础核心，为从根源上解决问题，他们选择了一条比较难的路。初期，他们发现行业内最主流的是铝线是1系和6系。然而，1系铝存在蠕变，且机械强度弱；6系则存在高温失效的问题，在125℃以上机械强度骤降，高压线束长期使用存在断裂风险。为此，他们摒除现存的路线，与博威合金选择铝合金的正向研发。

孟祥鹏表示，真正想解决蠕变和电化学腐蚀的问题，只能是从材料的基础创新来做。博威合金主要是铜合金产品及技术提供商，他们对铜的属性更为了解，由铜到铝其实是在做降维开发，他们还是充满信心的。

孟祥鹏介绍，博威合金通过6年持续投入，汇集知识图谱、计算仿真与机器学习等前沿AI技术，成功打造了博威合金专属的数字化研发垂直领域大模型。该模型融合了博威合金30余年的历史数据和海量外部数据，构建了有色合金结构化数据库，并通过高效训练，可以快速推荐并调整出合理的方案。

孙晓光说，此前铜材采用的是压接技术，然而涉及到铝材时，再采用压接则面临着电阻不稳定等问题。对此，他们采用焊接替代压接，跟行业龙头KOMAX合作，将压接设备换成焊接设备。在此过程中，还存在一个问题，那就是压接的时间很短通常在1秒以内，而焊接则要10秒，这就要压缩时间。在这方面，他们跟上海骄成合作，最终将焊接时间值从10秒压缩到1秒以内。

孙晓光表示，此前，铝代铜迟迟无法规模量产，除了技术瓶颈外，还存在跨界的阻力。“这个企业在此方面擅长，但在其他地方存在短板。0.19m㎡多赢复合线的成功，让我们意识到，在攻克一个技术难点时，会有各种各样的问题衍生，只有联合创新，各企业发挥所长，才能事半功倍。”