Коррозионностойкие никелевые полоски для батарей

Коррозионностойкая батареяНикелевые полосы: Обработка поверхности пассивацией, предотвращение окисления во влажной среде, продление срока службы батареи

Ключевая терминология и основные механизмы работы

• Коррозионностойкие никелевые полосы для батарей: Основное определение продукта, относящееся к никелевых полос (обычно никель высокой чистоты 99,95%+ или никелевые сплавы), улучшенным антикоррозионной обработкой — в отличие от стандартных никелевых полос, которые подвержены окислению и коррозии во влажной или агрессивной среде. Эти полосы предназначены для поддержания стабильной электропроводности и структурной целостности в батарейных блоках (например, батареи электромобилей, системы хранения энергии, портативная электроника), подверженных воздействию влаги, обеспечивая долгосрочную надежную работу.
• Обработка поверхности пассивацией: Критический антикоррозионный процесс, который формирует тонкую, плотную и инертную защитную пленку на поверхности никелевой полосы. В отличие от временных покрытий (например, защитных средств на масляной основе), пассивация создает химическую связь с никелевой подложкой, в результате чего образуется пленка, которая:
  • Состав: В основном состоит из оксидов никеля (NiO, Ni₂O₃) и следовых количеств продуктов пассивации (например, хромат, фосфат или силикат, в зависимости от метода пассивации). Для применения в батареях (где совместимость с электролитом имеет решающее значение), бесхроматная пассивация (например, фосфатная пассивация) обычно используется для избежания попадания токсичных веществ в батарею.
  • Толщина: Ультратонкая (20–100 нм), что гарантирует отсутствие увеличения контактного сопротивления или помех при сварке (ключевое требование для межсоединений батарей).
  • Адгезия: Обладает высокой адгезией к никелевой поверхности, устойчива к отслаиванию или износу во время сборки батареи (например, ультразвуковая сварка, изгиб) или длительного использования.
• Предотвращение окисления во влажной среде: Влажные условия (например, днища электромобилей, подверженные воздействию дождя, портативная электроника, используемая в тропическом климате, системы хранения энергии во влажных складах) ускоряют окисление никеля: стандартный никель реагирует с влагой и кислородом, образуя рыхлые, пористые оксидные слои никеля (NiO), которые увеличивают контактное сопротивление и даже отслаиваются, загрязняя электролиты батарей. Пассивационная пленка решает эту проблему,:
  • Действуя как барьер между никелем и внешней влагой/кислородом, блокируя реакцию окисления у источника.
  • Самовосстановление (в ограниченной степени): Если пленка слегка поцарапана (например, во время сборки), подвергшийся воздействию никель реагирует с остаточными пассиваторами или кислородом окружающей среды, повторно формируя тонкий защитный слой, предотвращая дальнейшую коррозию.
    Даже при относительной влажности 85% (RH) и 85°C (стандартный тест на воздействие окружающей среды для батарей) пассивированные никелевые полосы показывают 5% для непассивированных полос.
• Продление срока службы батареи: Коррозия никелевых полос является основной причиной преждевременного выхода из строя батарейных блоков, поскольку она приводит к двум критическим проблемам:
  1. Повышенная потеря тока: Оксидные слои или продукты коррозии повышают контактное сопротивление между никелевой полосой и выводами аккумуляторных ячеек, что приводит к большему нагреву по закону Джоуля (потеря энергии) и снижению эффективности зарядки/разрядки. Со временем это может сократить полезную емкость батареи на 10–20%.
  2. Структурный отказ: Коррозия ослабляет механическую прочность никелевой полосы, вызывая ее растрескивание или разрушение под воздействием вибрации (например, при вождении электромобиля) или циклических нагрузок (зарядка/разрядка). Это приводит к внезапному отключению ячейки, что приводит к отключению блока или даже к тепловому разгону (если рыхлые частицы коррозии вызывают короткое замыкание).
     Предотвращая окисление и коррозию, пассивированные никелевые полосы поддерживают низкое контактное сопротивление и структурную целостность, увеличивая эффективный срок службы батареи на 20–30% (например, с 1000 циклов зарядки до 1200–1300 циклов для батарей электромобилей).

Общие методы пассивации для никелевых полос батарей

Дополнительные преимущества для батарейных блоков

1. Улучшенная свариваемость: Тонкая пассивационная пленка не мешает ультразвуковой или лазерной сварке — в отличие от толстых покрытий (например, гальванического покрытия), она быстро испаряется во время сварки, обеспечивая прочные соединения с низким сопротивлением между полосой и выводами ячеек.
2. Уменьшение загрязнения электролита: Пассивация предотвращает попадание хлопьев оксида никеля в электролит батареи, что может привести к деградации электролита (например, образованию литиевых дендритов) и короткому замыканию.
3. Стабильная электрическая производительность: Поддерживая чистую поверхность с низким сопротивлением, пассивированные полосы обеспечивают стабильную передачу тока даже во влажных условиях, избегая падения напряжения или помех в системах управления батареями (BMS).

Типичные сценарии применения

• Электромобили и гибридные автомобили: Батарейные блоки, установленные на днищах (подвержены воздействию дождя, дорожной соли и влажности) или в моторных отсеках (высокая влажность + перепады температуры).
• Портативная бытовая электроника: Смартфоны, планшеты и носимые устройства, используемые во влажной среде (например, в тренажерных залах, тропических регионах) или подверженные случайному воздействию воды.
• Наружное хранение энергии: Автономные солнечные батареи, резервные системы питания для удаленных районов (подвержены воздействию дождя, росы и высокой влажности).
• Морское и подводное оборудование: Подводные дроны, морские датчики или батареи для лодок (устойчивые к влаге и коррозии соленой воды).