Nikel şeridleri, yeni enerji taşıtları pillerinde (özellikle güç pillerinde) elektrik bağlantısı, yapısal destek ve güvenlik koruması gibi temel işlevleri yerine getirir.Performansları güvenilirliği doğrudan etkilerAşağıda iki açıdan ayrıntılı bir analiz yapılıyor: özel uygulama senaryoları ve teknik gereksinimler:
I. Yeni enerji taşıtlarının pillerinde nikel şeritlerinin özel uygulanması
1Pil hücreleri arasındaki elektrik bağlantısı: elektrot tab kaynak ve busbar
Uygulama senaryosu:
Tek bir batarya hücresinin pozitif ve negatif elektrot etiketlerini (pozitif alüminyum etiketleri, negatif bakır etiketleri) modüldeki otobasıyla bağlayarak bir akım yolu oluşturur.
Tipik bir durum: Tesla'nın 4680 pil modülündeNikel bantlarıBatarya hücreleri, 150A'ya kadar sürekli bir boşaltma akımı destekleyen lazer kaynakla paslanmaz çelik basbarlara bağlanır.
Temel rol:
Temas direncini azaltmak (hedef < 2mΩ), enerji kaybını azaltmak ve pil verimliliğini artırmak.
Tabların yerel olarak aşırı ısınmasını önlemek için akım yoğunluğunu dağıtın (örneğin hızlı şarj sırasında sıcaklığı ≤80°C'de kontrol etmek gibi).
2Modül yapısının sabitlenmesi ve gerginlik tamponu
Uygulama senaryoları:
Hücreler arasındaki bir bağlantı parçası olarak, hücre konumu nokta kaynak veya lazer kaynakla sabitlenir.yaygın olarak kare alüminyum kabuklu pillerde (CATL CTP modülleri gibi) ve yumuşak paket pillerde (LG New Energy poş pilleri gibi) kullanılan.
Temel işlev:
Tab'ın kırılmasını veya diafragmanın delik açılmasını önlemek için hücrenin hacim genişlemesini şarj ve boşaltma sırasında (yaklaşık% 10 ~ 15%) emiyor.
Modülün titreşim altındaki yapısal istikrarını sağlamak için mekanik destek sağlayın (örneğin aracın engebeli sürüşü, titreşim frekansı 5 ~ 2000Hz).
3Güvenlik koruma bileşenleri: sigorta kemeri ve aşırı akım koruması
Uygulama senaryoları:
Füzyonlu nikel kemeri olarak tasarlanmıştır (örneğin yerel olarak incelenmiş veya oyulmuş bir yapı gibi), pil devresinde seri olarak bağlanır.
Temel işlev:
Akım eşiği aştığında (örneğin kısa devre akımı> 500A), nikel kemeri hücre öncesinde füzyon yapar, devreyi kesiyor ve termal kaçışa engel olur.
Yanıt süresi 10ms içinde kontrol edilmeli ve erimeden sonra yalıtım direnci güvenliğini sağlamak için ≥100MΩ olmalıdır.
4Sıcaklık yönetim sistemi entegrasyonu
Uygulama senaryoları:
Sıcaklık aktarım ortamı olarak, pil hücresinin ısısını modül su soğutma plakasına veya kabuğuna aktarır ve termal iletkenlik silikon yağıyla birlikte kullanılır.
Temel işlev:
Isı iletkenliği ≥90W/(m・K olmalıdır ve hedef, yerel aşırı ısınmanın neden olduğu kapasite bozulmasını önlemek için pil hücreleri arasındaki sıcaklık farkını ≤2 °C'ye kontrol etmektir.
Bazı nikel bantları mikro kanal yapıları olarak tasarlanmış ve ısı dağılımı verimliliğini artırmak için sıvı soğutma borularına yerleştirilmiştir (örneğin BYD bıçağı pillerinin dolaylı soğutma çözeltisi).
5Süreç ve güvenilirlik gereksinimleri
Boyut doğruluğu: kalınlık toleransı ± 5% (örneğin 0,1 mm)Nikel şeriditolerans ± 0.005mm), genişlik toleransı ± 0.1mm, otomatik kaynak ekipmanlarının uyarlanabilirliğini sağlamak için.
Yüzey kalitesi:
Ra≤1.6μm kabalık, diyaframı delen burrlardan kaçınmak;
Oksidasyon rengi, yağ lekeleri yoktur, kaynak güvenilirliğini artırmak için kaynak yüzeyinin nikel-fosfor alaşımı (plating kalınlığı 2 ~ 5μm) ile elektroplatasyon edilmesi gerekir.
İzlenebilirlik: Parti numarası, kimyasal bileşim (Ni≥99.5%, kirlilikler Fe≤0.1%, Cu≤0.05%),IATF 16949 kalite yönetim sisteminin gereksinimlerini karşılamak için nikel şeritinin mekanik özellikleri ve verileri kaydedilmelidir..
II. Tipik teknik zorluklar ve çözümler
1Yüksek enerji yoğunluğu altında ultra ince gereksinimler
Zorluk: Pil paketinin enerji yoğunluğunu artırmak için (hedef ≥300Wh/kg),Nikel şeridi0.15mm'den 0.08mm'den daha azına düşürülmesi gerekiyor, ancak dayanıklılığın azalmasına neden olmak kolaydır.
Çözüm:
Düzeltme yoluyla dayanıklılığı ve esnekliği artırmak için soğuk vallası + kızartma işlemi kullanın (ortalama döl boyutu ≤10μm).
Nikel-grafen kompozit bant geliştirin. %5 grafen içeriği, 95%'in üzerindeki iletkenliği korurken germe dayanıklılığını %30 oranında artırabilir.
2Hızlı şarj senaryolarında ısı dağılımının optimize edilmesi
Zorluk: 480kW ultra hızlı şarj sırasında, nikel bantı bağlantı noktasının sıcaklığı 150 °C'yi aştığından, nikel oksidasyonu veya lehim eklemlerinin arızalanmasına neden olabilir.
Çözüm:
Nikel bantının yüzeyinde gümüş kaplama (kavim 1 ~ 2μm) ısı iletkenliğini 420W / ((m・K) 'ye yükseltir ve ısı dağılım verimliliği% 50 oranında artar.
Isı dağılım alanını artırmak için interdigitated nikel bant yapısı tasarlayın ve sıcak nokta sıcaklığını 20 °C'den fazla düşürmek için mikro kanal sıvı soğutma ile işbirliği yapın.
3Uzun ömür gereksinimleri altında korozyona karşı teknoloji
Zorluk: Sikl ömrü ≥3000 kat olan pillerde, nikel bandı elektrolitle uzun süre temas halinde olduğunda, granüler arası korozyon meydana gelebilir.
Çözüm:
Elektrolit nüfuzunu önlemek için gözeneksiz saf nikel kaplama (kavamı ≥3μm) oluşturmak için vakum nikel kaplama teknolojisi kullanılır.
Bir pasifleştirme filmi geliştirme süreci geliştirin, elektrolitik oksidasyon yoluyla NiO filmi kalınlığını 5nm'den 20nm'ye yükseltin ve korozyon oranını yılda 0.01μm'ye düşürün.
III. Gelecekteki teknoloji eğilimleri
Malzeme yeniliği:
Nanokristal nikel şeridi (taneler boyutu < 100nm): dayanıklılık, daha ince özelliklere (0,05 mm'den küçük) uyarlanarak % 25'lik uzantıyı korurken, 800MPa'ya yükseltilmiştir.
Nikel-karbon nanotüp kompozit şeridi: iletkenlik 6,5 × 107 S / m'ye yükseltildi ve 800V yüksek voltajlı platformun düşük impedans gereksinimlerini karşıladı.
Süreç yükseltme:
Akıllı ultrasonik kaynak: AI algoritmaları aracılığıyla kaynak gücünün ve amplitudunun gerçek zamanlı izlenmesi, lehim ekleminin verimini% 95'ten% 99.5'e yükseltir.
Katkı üretimiNikel şeridi: Özel şekilli batarya modülü tasarımlarına uyarlanmak için karmaşık yapı nikel şeritlerinin (spiral ısı dağılımı kanalları gibi) 3D yazımı.
Sürdürülebilir kalkınma:
Elektroless nikel şeridi geliştirmek: atık su kirliliğini azaltmak için kimyasal buhar çöküntüsü (CVD) yoluyla bakır substrat yüzeyinde doğrudan nikel katmanı oluşturmak.
Nikel şeridi geri dönüşüm sistemini iyileştirin: nikel şeridi ve pil hücresinin kayıpsız ayrılması için elektromanyetik indüksiyon ısıtma teknolojisini kullanın ve hedef malzeme geri kazanım oranı% 98'dir.
Özet
Nikel şeridiYeni enerji taşıtları bataryalarının "görünmez ama kritik" bir çekirdek bileşeni ve performansının elektrik, mekanik, elektrik, elektrik ve elektrik gibi çok boyutlu katı gereksinimleri karşılaması gerekir.ve çevresel800V yüksek voltajlı platformun, ultra hızlı şarj teknolojisinin ve katı durumlu bataryaların geliştirilmesiyle nikel şeridi ultra ince, yüksek dayanıklılık,ve işlevsel entegrasyon, ve güç bataryası teknolojisindeki atılımları desteklemeye devam edeceğiz. Collaborative innovation between car companies and material manufacturers (such as the joint research and development of nickel strip by CATL and Baosteel Metal) will become a key driving force for the advancement of the industry.
Nikel şeridleri, yeni enerji taşıtları pillerinde (özellikle güç pillerinde) elektrik bağlantısı, yapısal destek ve güvenlik koruması gibi temel işlevleri yerine getirir.Performansları güvenilirliği doğrudan etkilerAşağıda iki açıdan ayrıntılı bir analiz yapılıyor: özel uygulama senaryoları ve teknik gereksinimler:
I. Yeni enerji taşıtlarının pillerinde nikel şeritlerinin özel uygulanması
1Pil hücreleri arasındaki elektrik bağlantısı: elektrot tab kaynak ve busbar
Uygulama senaryosu:
Tek bir batarya hücresinin pozitif ve negatif elektrot etiketlerini (pozitif alüminyum etiketleri, negatif bakır etiketleri) modüldeki otobasıyla bağlayarak bir akım yolu oluşturur.
Tipik bir durum: Tesla'nın 4680 pil modülündeNikel bantlarıBatarya hücreleri, 150A'ya kadar sürekli bir boşaltma akımı destekleyen lazer kaynakla paslanmaz çelik basbarlara bağlanır.
Temel rol:
Temas direncini azaltmak (hedef < 2mΩ), enerji kaybını azaltmak ve pil verimliliğini artırmak.
Tabların yerel olarak aşırı ısınmasını önlemek için akım yoğunluğunu dağıtın (örneğin hızlı şarj sırasında sıcaklığı ≤80°C'de kontrol etmek gibi).
2Modül yapısının sabitlenmesi ve gerginlik tamponu
Uygulama senaryoları:
Hücreler arasındaki bir bağlantı parçası olarak, hücre konumu nokta kaynak veya lazer kaynakla sabitlenir.yaygın olarak kare alüminyum kabuklu pillerde (CATL CTP modülleri gibi) ve yumuşak paket pillerde (LG New Energy poş pilleri gibi) kullanılan.
Temel işlev:
Tab'ın kırılmasını veya diafragmanın delik açılmasını önlemek için hücrenin hacim genişlemesini şarj ve boşaltma sırasında (yaklaşık% 10 ~ 15%) emiyor.
Modülün titreşim altındaki yapısal istikrarını sağlamak için mekanik destek sağlayın (örneğin aracın engebeli sürüşü, titreşim frekansı 5 ~ 2000Hz).
3Güvenlik koruma bileşenleri: sigorta kemeri ve aşırı akım koruması
Uygulama senaryoları:
Füzyonlu nikel kemeri olarak tasarlanmıştır (örneğin yerel olarak incelenmiş veya oyulmuş bir yapı gibi), pil devresinde seri olarak bağlanır.
Temel işlev:
Akım eşiği aştığında (örneğin kısa devre akımı> 500A), nikel kemeri hücre öncesinde füzyon yapar, devreyi kesiyor ve termal kaçışa engel olur.
Yanıt süresi 10ms içinde kontrol edilmeli ve erimeden sonra yalıtım direnci güvenliğini sağlamak için ≥100MΩ olmalıdır.
4Sıcaklık yönetim sistemi entegrasyonu
Uygulama senaryoları:
Sıcaklık aktarım ortamı olarak, pil hücresinin ısısını modül su soğutma plakasına veya kabuğuna aktarır ve termal iletkenlik silikon yağıyla birlikte kullanılır.
Temel işlev:
Isı iletkenliği ≥90W/(m・K olmalıdır ve hedef, yerel aşırı ısınmanın neden olduğu kapasite bozulmasını önlemek için pil hücreleri arasındaki sıcaklık farkını ≤2 °C'ye kontrol etmektir.
Bazı nikel bantları mikro kanal yapıları olarak tasarlanmış ve ısı dağılımı verimliliğini artırmak için sıvı soğutma borularına yerleştirilmiştir (örneğin BYD bıçağı pillerinin dolaylı soğutma çözeltisi).
5Süreç ve güvenilirlik gereksinimleri
Boyut doğruluğu: kalınlık toleransı ± 5% (örneğin 0,1 mm)Nikel şeriditolerans ± 0.005mm), genişlik toleransı ± 0.1mm, otomatik kaynak ekipmanlarının uyarlanabilirliğini sağlamak için.
Yüzey kalitesi:
Ra≤1.6μm kabalık, diyaframı delen burrlardan kaçınmak;
Oksidasyon rengi, yağ lekeleri yoktur, kaynak güvenilirliğini artırmak için kaynak yüzeyinin nikel-fosfor alaşımı (plating kalınlığı 2 ~ 5μm) ile elektroplatasyon edilmesi gerekir.
İzlenebilirlik: Parti numarası, kimyasal bileşim (Ni≥99.5%, kirlilikler Fe≤0.1%, Cu≤0.05%),IATF 16949 kalite yönetim sisteminin gereksinimlerini karşılamak için nikel şeritinin mekanik özellikleri ve verileri kaydedilmelidir..
II. Tipik teknik zorluklar ve çözümler
1Yüksek enerji yoğunluğu altında ultra ince gereksinimler
Zorluk: Pil paketinin enerji yoğunluğunu artırmak için (hedef ≥300Wh/kg),Nikel şeridi0.15mm'den 0.08mm'den daha azına düşürülmesi gerekiyor, ancak dayanıklılığın azalmasına neden olmak kolaydır.
Çözüm:
Düzeltme yoluyla dayanıklılığı ve esnekliği artırmak için soğuk vallası + kızartma işlemi kullanın (ortalama döl boyutu ≤10μm).
Nikel-grafen kompozit bant geliştirin. %5 grafen içeriği, 95%'in üzerindeki iletkenliği korurken germe dayanıklılığını %30 oranında artırabilir.
2Hızlı şarj senaryolarında ısı dağılımının optimize edilmesi
Zorluk: 480kW ultra hızlı şarj sırasında, nikel bantı bağlantı noktasının sıcaklığı 150 °C'yi aştığından, nikel oksidasyonu veya lehim eklemlerinin arızalanmasına neden olabilir.
Çözüm:
Nikel bantının yüzeyinde gümüş kaplama (kavim 1 ~ 2μm) ısı iletkenliğini 420W / ((m・K) 'ye yükseltir ve ısı dağılım verimliliği% 50 oranında artar.
Isı dağılım alanını artırmak için interdigitated nikel bant yapısı tasarlayın ve sıcak nokta sıcaklığını 20 °C'den fazla düşürmek için mikro kanal sıvı soğutma ile işbirliği yapın.
3Uzun ömür gereksinimleri altında korozyona karşı teknoloji
Zorluk: Sikl ömrü ≥3000 kat olan pillerde, nikel bandı elektrolitle uzun süre temas halinde olduğunda, granüler arası korozyon meydana gelebilir.
Çözüm:
Elektrolit nüfuzunu önlemek için gözeneksiz saf nikel kaplama (kavamı ≥3μm) oluşturmak için vakum nikel kaplama teknolojisi kullanılır.
Bir pasifleştirme filmi geliştirme süreci geliştirin, elektrolitik oksidasyon yoluyla NiO filmi kalınlığını 5nm'den 20nm'ye yükseltin ve korozyon oranını yılda 0.01μm'ye düşürün.
III. Gelecekteki teknoloji eğilimleri
Malzeme yeniliği:
Nanokristal nikel şeridi (taneler boyutu < 100nm): dayanıklılık, daha ince özelliklere (0,05 mm'den küçük) uyarlanarak % 25'lik uzantıyı korurken, 800MPa'ya yükseltilmiştir.
Nikel-karbon nanotüp kompozit şeridi: iletkenlik 6,5 × 107 S / m'ye yükseltildi ve 800V yüksek voltajlı platformun düşük impedans gereksinimlerini karşıladı.
Süreç yükseltme:
Akıllı ultrasonik kaynak: AI algoritmaları aracılığıyla kaynak gücünün ve amplitudunun gerçek zamanlı izlenmesi, lehim ekleminin verimini% 95'ten% 99.5'e yükseltir.
Katkı üretimiNikel şeridi: Özel şekilli batarya modülü tasarımlarına uyarlanmak için karmaşık yapı nikel şeritlerinin (spiral ısı dağılımı kanalları gibi) 3D yazımı.
Sürdürülebilir kalkınma:
Elektroless nikel şeridi geliştirmek: atık su kirliliğini azaltmak için kimyasal buhar çöküntüsü (CVD) yoluyla bakır substrat yüzeyinde doğrudan nikel katmanı oluşturmak.
Nikel şeridi geri dönüşüm sistemini iyileştirin: nikel şeridi ve pil hücresinin kayıpsız ayrılması için elektromanyetik indüksiyon ısıtma teknolojisini kullanın ve hedef malzeme geri kazanım oranı% 98'dir.
Özet
Nikel şeridiYeni enerji taşıtları bataryalarının "görünmez ama kritik" bir çekirdek bileşeni ve performansının elektrik, mekanik, elektrik, elektrik ve elektrik gibi çok boyutlu katı gereksinimleri karşılaması gerekir.ve çevresel800V yüksek voltajlı platformun, ultra hızlı şarj teknolojisinin ve katı durumlu bataryaların geliştirilmesiyle nikel şeridi ultra ince, yüksek dayanıklılık,ve işlevsel entegrasyon, ve güç bataryası teknolojisindeki atılımları desteklemeye devam edeceğiz. Collaborative innovation between car companies and material manufacturers (such as the joint research and development of nickel strip by CATL and Baosteel Metal) will become a key driving force for the advancement of the industry.
