Никелевые ленты выполняют основные функции, такие как электрическое соединение, структурная поддержка и защита безопасности в батареях новых энергетических транспортных средств (особенно энергетических батарей).Их производительность напрямую влияет на надежностьНиже приведен подробный анализ из двух аспектов: конкретных сценариев применения и технических требований:
I. Специальное применение никелевых полос в батареях новых энергетических транспортных средств
1Электрическое соединение между батарейными ячейками: сварка электродных стержней и шины
Сценарий применения:
Соедините положительные и отрицательные электроды (позитивные алюминиевые и отрицательные медные) одной батареи с проводкой в модуле для формирования пути тока.
Типичный случай: в батарейном модуле 4680 Теслы,Никельные полоскиподключить вкладки батарейных элементов к шинам из нержавеющей стали с помощью лазерной сварки, поддерживающей непрерывный ток разряда до 150 А.
Основная роль:
Уменьшить сопротивление при контакте (цель < 2mΩ), уменьшить потерю энергии и повысить эффективность аккумулятора.
Рассеивать плотность тока, чтобы избежать локального перегрева вкладок (например, регулировать температуру при ≤ 80 °C во время быстрой зарядки).
2Фиксация конструкции модуля и буферизация напряжения
Сценарии применения:
В качестве соединительной части между ячейками положение ячейки фиксируется точечной сваркой или лазерной сваркой,который обычно используется в аккумуляторах из квадратного алюминиевого корпуса (таких как модули CATL CTP) и мягких аккумуляторах (таких как аккумуляторы LG New Energy pouch).
Основная функция:
Поглощать расширение объема ячейки во время зарядки и разрядки (около 10% ~ 15%), чтобы предотвратить разрыв вкладки или прокол диафрагмы.
Предоставлять механическую поддержку для обеспечения структурной стабильности модуля под воздействием вибраций (например, при неровном движении автомобиля, частота вибрации 5 ~ 2000 Гц).
3Компоненты защиты безопасности: предохранительный ремень и защита от перенапряжения
Сценарии применения:
Разработанный в виде сжимаемого никелевого ремня (например, локально истонченной или выщелоченной структуры), он подключен в серии в схеме батареи.
Основная функция:
Когда ток превышает порог (например, ток короткого замыкания > 500 А), никелевый ремень расплавляется перед ячейкой, отключает цепь и предотвращает тепловой отток.
Время ответа должно контролироваться в пределах 10 мс, а сопротивление изоляции после плавления должно быть ≥ 100 МΩ для обеспечения безопасности.
4. Интеграция системы теплового управления
Сценарии применения:
В качестве теплопередающей среды он переносит тепло батарейного элемента на пластинку или оболочку для охлаждения модуля водой и используется в сочетании с теплопроводящей силиконовой смазкой.
Основная функция:
Теплопроводность должна быть ≥ 90 Вт/мК, и цель состоит в том, чтобы контролировать разницу температуры между элементами аккумулятора до ≤ 2 °C, чтобы избежать распада емкости, вызванного местным перегревом.
Некоторые никелевые полоски спроектированы как микроканальные структуры и встроены в жидкие холодильные трубы для повышения эффективности рассеивания тепла (например, косвенный охлаждающий раствор блочных батарей BYD).
5Требования к процессу и надежности
Точность измерений: допустимость толщины ± 5% (например, 0,1 мм)Никельная лентатолерантность ±0,005 мм), толерантность ширины ±0,1 мм, чтобы обеспечить адаптивность автоматического оборудования для сварки.
Качество поверхности:
Грубость Ra≤1,6μm, избегать прокола диафрагмы;
Нет окислительного цвета, масляных пятен, поверхность сварки должна быть электропланирована никель-фосфорным сплавом (толщина сварки 2 ~ 5 мкм), чтобы улучшить надежность сварки.
Отслеживаемость: номер партии, химический состав (Ni≥99,5%, примеси Fe≤0,1%, Cu≤0,05%),данные о свойствах никелевой ленты и механических свойствах должны регистрироваться для соответствия требованиям системы менеджмента качества IATF 16949.
II. Типичные технические проблемы и решения
1Требования к ультратонким при высокой плотности энергии
Проблема: для увеличения плотности энергии аккумуляторной батареи (целевая концентрация ≥ 300Wh/kg) толщинаНикельная лентанеобходимо уменьшить от 0,15 мм до менее 0,08 мм, но это легко привести к снижению прочности.
Решение:
Использование процесса холодной прокатки + отжига для улучшения прочности и пластичности путем очистки зерна (средний размер зерна ≤ 10 мкм).
Разработать никель-графеновую композитную ленту. 5% содержание графена может увеличить прочность на 30% при сохранении проводимости выше 95%.
2. Оптимизация рассеивания тепла в сценариях быстрой зарядки
Проблема: во время сверхбыстрой зарядки мощностью 480 кВт температура точки подключения никелевой ленты может превышать 150 °C, что приводит к окислению никеля или отказу сварного соединения.
Решение:
Серебряное покрытие (толщина 1 ~ 2 мкм) на поверхности никелевой ленты повышает теплопроводность до 420 Вт/мК, а эффективность рассеивания тепла увеличивается на 50%.
Проектируйте интердигитационную структуру никелевой ленты для увеличения площади рассеивания тепла и сотрудничайте с микроканальным жидкостным охлаждением, чтобы снизить температуру горячей точки более чем на 20 °C.
3Противокоррозионная технология при требовании долгой службы
Проблема: в аккумуляторах с продолжительностью цикла ≥ 3000 раз может возникнуть межгранулярная коррозия, когда никелевая лента находится в длительном контакте с электролитом.
Решение:
Использование технологии вакуумного никелевания для формирования непорного чистого никелевого покрытия (толщина ≥ 3 мкм) для предотвращения проникновения электролитов.
Разработать процесс усиления пассивационной пленки, увеличить толщину пленки NiO с 5 нм до 20 нм посредством электролитической окисления и снизить скорость коррозии до 0,01 мкм / год.
III. Будущие технологические тенденции
Материальные инновации:
Нанокристаллическая никелевая лента (размер зерна < 100 нм): прочность увеличена до 800 МПа, сохраняя при этом удлинение на 25%, адаптируясь к более тонким спецификациям (ниже 0,05 мм).
Никель-углеродная нанотрубка композитная лента: проводимость увеличена до 6,5 × 107 S / m, отвечая требованиям низкой импедантности 800В высоковольтной платформы.
Обновление процесса:
Интеллектуальная ультразвуковая сварка: мониторинг мощности и амплитуды сварки в режиме реального времени с помощью алгоритмов искусственного интеллекта, повышение производительности сварного соединения с 95% до 99,5%.
Аддитивное производствоНикельная лента: 3D-печать сложных структурных никелевых полос (таких как спиральные каналы рассеивания тепла) для адаптации к специально сформированным конструкциям батарейных модулей.
Устойчивое развитие:
Разработка безэлектробетонной никелевой ленты: создание слоя никеля непосредственно на поверхности медного субстрата посредством химического отложения паров (CVD) для уменьшения загрязнения сточных вод.
Улучшить систему переработки никелевой ленты: использовать технологию электромагнитного индукционного нагрева для достижения безубыточного отделения никелевой ленты и батарейного элемента, при этом показатель восстановления целевого материала составляет ≥98%.
Резюме
Никелевая лентаявляется "невидимым, но критическим" основным компонентом аккумуляторов новых энергетических транспортных средств, и его производительность должна соответствовать строгим требованиям нескольких измерений, таких как электрические, механические,и окружающей средыС развитием платформы высокого напряжения 800 В, технологии сверхбыстрой зарядки и твердотельных батарей, никелевая лента будет повторяться в направлении сверхтонкой, высокой прочности,и функциональной интеграции, и продолжать поддерживать прорывы в технологии энергетических батарей. 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.
Никелевые ленты выполняют основные функции, такие как электрическое соединение, структурная поддержка и защита безопасности в батареях новых энергетических транспортных средств (особенно энергетических батарей).Их производительность напрямую влияет на надежностьНиже приведен подробный анализ из двух аспектов: конкретных сценариев применения и технических требований:
I. Специальное применение никелевых полос в батареях новых энергетических транспортных средств
1Электрическое соединение между батарейными ячейками: сварка электродных стержней и шины
Сценарий применения:
Соедините положительные и отрицательные электроды (позитивные алюминиевые и отрицательные медные) одной батареи с проводкой в модуле для формирования пути тока.
Типичный случай: в батарейном модуле 4680 Теслы,Никельные полоскиподключить вкладки батарейных элементов к шинам из нержавеющей стали с помощью лазерной сварки, поддерживающей непрерывный ток разряда до 150 А.
Основная роль:
Уменьшить сопротивление при контакте (цель < 2mΩ), уменьшить потерю энергии и повысить эффективность аккумулятора.
Рассеивать плотность тока, чтобы избежать локального перегрева вкладок (например, регулировать температуру при ≤ 80 °C во время быстрой зарядки).
2Фиксация конструкции модуля и буферизация напряжения
Сценарии применения:
В качестве соединительной части между ячейками положение ячейки фиксируется точечной сваркой или лазерной сваркой,который обычно используется в аккумуляторах из квадратного алюминиевого корпуса (таких как модули CATL CTP) и мягких аккумуляторах (таких как аккумуляторы LG New Energy pouch).
Основная функция:
Поглощать расширение объема ячейки во время зарядки и разрядки (около 10% ~ 15%), чтобы предотвратить разрыв вкладки или прокол диафрагмы.
Предоставлять механическую поддержку для обеспечения структурной стабильности модуля под воздействием вибраций (например, при неровном движении автомобиля, частота вибрации 5 ~ 2000 Гц).
3Компоненты защиты безопасности: предохранительный ремень и защита от перенапряжения
Сценарии применения:
Разработанный в виде сжимаемого никелевого ремня (например, локально истонченной или выщелоченной структуры), он подключен в серии в схеме батареи.
Основная функция:
Когда ток превышает порог (например, ток короткого замыкания > 500 А), никелевый ремень расплавляется перед ячейкой, отключает цепь и предотвращает тепловой отток.
Время ответа должно контролироваться в пределах 10 мс, а сопротивление изоляции после плавления должно быть ≥ 100 МΩ для обеспечения безопасности.
4. Интеграция системы теплового управления
Сценарии применения:
В качестве теплопередающей среды он переносит тепло батарейного элемента на пластинку или оболочку для охлаждения модуля водой и используется в сочетании с теплопроводящей силиконовой смазкой.
Основная функция:
Теплопроводность должна быть ≥ 90 Вт/мК, и цель состоит в том, чтобы контролировать разницу температуры между элементами аккумулятора до ≤ 2 °C, чтобы избежать распада емкости, вызванного местным перегревом.
Некоторые никелевые полоски спроектированы как микроканальные структуры и встроены в жидкие холодильные трубы для повышения эффективности рассеивания тепла (например, косвенный охлаждающий раствор блочных батарей BYD).
5Требования к процессу и надежности
Точность измерений: допустимость толщины ± 5% (например, 0,1 мм)Никельная лентатолерантность ±0,005 мм), толерантность ширины ±0,1 мм, чтобы обеспечить адаптивность автоматического оборудования для сварки.
Качество поверхности:
Грубость Ra≤1,6μm, избегать прокола диафрагмы;
Нет окислительного цвета, масляных пятен, поверхность сварки должна быть электропланирована никель-фосфорным сплавом (толщина сварки 2 ~ 5 мкм), чтобы улучшить надежность сварки.
Отслеживаемость: номер партии, химический состав (Ni≥99,5%, примеси Fe≤0,1%, Cu≤0,05%),данные о свойствах никелевой ленты и механических свойствах должны регистрироваться для соответствия требованиям системы менеджмента качества IATF 16949.
II. Типичные технические проблемы и решения
1Требования к ультратонким при высокой плотности энергии
Проблема: для увеличения плотности энергии аккумуляторной батареи (целевая концентрация ≥ 300Wh/kg) толщинаНикельная лентанеобходимо уменьшить от 0,15 мм до менее 0,08 мм, но это легко привести к снижению прочности.
Решение:
Использование процесса холодной прокатки + отжига для улучшения прочности и пластичности путем очистки зерна (средний размер зерна ≤ 10 мкм).
Разработать никель-графеновую композитную ленту. 5% содержание графена может увеличить прочность на 30% при сохранении проводимости выше 95%.
2. Оптимизация рассеивания тепла в сценариях быстрой зарядки
Проблема: во время сверхбыстрой зарядки мощностью 480 кВт температура точки подключения никелевой ленты может превышать 150 °C, что приводит к окислению никеля или отказу сварного соединения.
Решение:
Серебряное покрытие (толщина 1 ~ 2 мкм) на поверхности никелевой ленты повышает теплопроводность до 420 Вт/мК, а эффективность рассеивания тепла увеличивается на 50%.
Проектируйте интердигитационную структуру никелевой ленты для увеличения площади рассеивания тепла и сотрудничайте с микроканальным жидкостным охлаждением, чтобы снизить температуру горячей точки более чем на 20 °C.
3Противокоррозионная технология при требовании долгой службы
Проблема: в аккумуляторах с продолжительностью цикла ≥ 3000 раз может возникнуть межгранулярная коррозия, когда никелевая лента находится в длительном контакте с электролитом.
Решение:
Использование технологии вакуумного никелевания для формирования непорного чистого никелевого покрытия (толщина ≥ 3 мкм) для предотвращения проникновения электролитов.
Разработать процесс усиления пассивационной пленки, увеличить толщину пленки NiO с 5 нм до 20 нм посредством электролитической окисления и снизить скорость коррозии до 0,01 мкм / год.
III. Будущие технологические тенденции
Материальные инновации:
Нанокристаллическая никелевая лента (размер зерна < 100 нм): прочность увеличена до 800 МПа, сохраняя при этом удлинение на 25%, адаптируясь к более тонким спецификациям (ниже 0,05 мм).
Никель-углеродная нанотрубка композитная лента: проводимость увеличена до 6,5 × 107 S / m, отвечая требованиям низкой импедантности 800В высоковольтной платформы.
Обновление процесса:
Интеллектуальная ультразвуковая сварка: мониторинг мощности и амплитуды сварки в режиме реального времени с помощью алгоритмов искусственного интеллекта, повышение производительности сварного соединения с 95% до 99,5%.
Аддитивное производствоНикельная лента: 3D-печать сложных структурных никелевых полос (таких как спиральные каналы рассеивания тепла) для адаптации к специально сформированным конструкциям батарейных модулей.
Устойчивое развитие:
Разработка безэлектробетонной никелевой ленты: создание слоя никеля непосредственно на поверхности медного субстрата посредством химического отложения паров (CVD) для уменьшения загрязнения сточных вод.
Улучшить систему переработки никелевой ленты: использовать технологию электромагнитного индукционного нагрева для достижения безубыточного отделения никелевой ленты и батарейного элемента, при этом показатель восстановления целевого материала составляет ≥98%.
Резюме
Никелевая лентаявляется "невидимым, но критическим" основным компонентом аккумуляторов новых энергетических транспортных средств, и его производительность должна соответствовать строгим требованиям нескольких измерений, таких как электрические, механические,и окружающей средыС развитием платформы высокого напряжения 800 В, технологии сверхбыстрой зарядки и твердотельных батарей, никелевая лента будет повторяться в направлении сверхтонкой, высокой прочности,и функциональной интеграции, и продолжать поддерживать прорывы в технологии энергетических батарей. 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.
