As tiras de níquel desempenham funções essenciais, como ligação elétrica, suporte estrutural e proteção de segurança nas baterias de veículos de energia nova (especialmente baterias de potência).O seu desempenho afeta directamente a fiabilidadeA seguir apresenta-se uma análise pormenorizada a partir de dois aspectos: cenários de aplicação específicos e requisitos técnicos:
I. Aplicação específica de tiras de níquel nas baterias dos veículos de energia nova
1Conexão elétrica entre as células da bateria: soldadura de electrodos e barras
Scenário de aplicação:
Conectar as guias de eletrodo positivo e negativo (guias positivas de alumínio, guias negativas de cobre) de uma única célula de bateria com a barra de comando do módulo para formar um caminho de corrente.
Caso típico: no módulo de bateria 4680 da Tesla,Lamas de níquelConectar as lâminas da célula de bateria às barras de barras de aço inoxidável através de soldagem a laser, suportando uma corrente de descarga contínua de até 150 A.
Função principal:
Reduzir a resistência de contacto (alvo < 2mΩ), reduzir a perda de energia e melhorar a eficiência da bateria.
Dispersar a densidade de corrente para evitar o sobreaquecimento local das fichas (por exemplo, controlar a temperatura a ≤ 80°C durante o carregamento rápido).
2Fixação da estrutura do módulo e amortecimento da tensão
Cenários de aplicação:
Como peça de ligação entre as células, a posição da célula é fixada por soldagem por ponto ou soldagem a laser,que é comumente utilizado em baterias de alumínio quadrado (como módulos CATL CTP) e baterias de pacote macio (como baterias LG New Energy pouch).
Função principal:
Absorver a expansão do volume da célula durante o carregamento e descarregamento (cerca de 10% a 15%) para evitar que a ficha se quebre ou o diafragma se perfure.
Fornecer apoio mecânico para garantir a estabilidade estrutural do módulo sob vibração (como condução irregular do automóvel, frequência de vibração 5~2000Hz).
3- Componentes de protecção da segurança: cinto de fusível e protecção contra sobrecorrência
Cenários de aplicação:
Projetado como uma correia de níquel fusível (como uma estrutura localmente fina ou oculta), ele é conectado em série no circuito da bateria.
Função principal:
Quando a corrente excede o limite (como corrente de curto-circuito > 500A), a correia de níquel se funde antes da célula, corta o circuito e impede a fuga térmica.
O tempo de resposta deve ser controlado dentro de 10 ms e a resistência de isolamento após a fusão deve ser ≥ 100 MΩ para garantir a segurança.
4Integração do sistema de gestão térmica
Cenários de aplicação:
Como um meio de transferência de calor, ele transfere o calor da célula da bateria para a placa de refrigeração de água do módulo ou casca, e é usado em conjunto com a graxa de silicone condutora térmica.
Função principal:
A condutividade térmica deve ser ≥ 90 W/(m・K) e o objectivo é controlar a diferença de temperatura entre as células da bateria para ≤ 2 °C para evitar a deterioração da capacidade causada por sobreaquecimento local.
Algumas tiras de níquel são projetadas como estruturas de microcanais e incorporadas em tubos de resfriamento líquido para melhorar a eficiência da dissipação de calor (como a solução de resfriamento indireto das baterias BYD).
5Requisitos de processo e fiabilidade
Precisão dimensional: tolerância de espessura ± 5% (como 0,1 mm)fita de níqueltolerância ± 0,005 mm), tolerância de largura ± 0,1 mm, para assegurar a adaptabilidade dos equipamentos de solda automática.
Qualidade da superfície:
A durabilidade Ra≤1,6μm, evitando a penetração de aberrações no diafragma;
Não há cor de oxidação, manchas de óleo, a superfície de soldagem precisa ser galvanizada com liga de níquel-fósforo (espessura de revestimento 2 ~ 5 μm) para melhorar a confiabilidade da soldagem.
Traçabilidade: número do lote, composição química (Ni ≥ 99,5%, impurezas Fe ≤ 0,1%, Cu ≤ 0,05%),Os dados relativos às propriedades mecânicas da fita de níquel devem ser registados para satisfazer os requisitos do sistema de gestão da qualidade IATF 16949.
II. Desafios e soluções técnicas típicas
1. Requisitos de ultrafinos sob alta densidade energética
Desafio: Para aumentar a densidade energética da bateria (alvo ≥ 300Wh/kg), a espessura da bateria deve ser reduzida para que a bateria possa funcionar de forma segura.fita de níquelA sua resistência deve ser reduzida de 0,15 mm para menos de 0,08 mm, mas é fácil causar uma diminuição da resistência.
Solução:
Usar processo de laminação a frio + recozimento para melhorar a resistência e a ductilidade através do refinamento dos grãos (tamanho médio dos grãos ≤ 10 μm).
Desenvolver fita composta de níquel-grafeno. 5% de conteúdo de grafeno pode aumentar a resistência à tração em 30%, mantendo a condutividade acima de 95%.
2Optimização da dissipação de calor em cenários de carregamento rápido
Desafio: durante o carregamento ultra-rápido de 480 kW, a temperatura do ponto de ligação da fita de níquel pode exceder 150 °C, resultando em oxidação do níquel ou falha das juntas da solda.
Solução:
O revestimento de prata (espessura 1 ~ 2μm) na superfície da fita de níquel aumenta a condutividade térmica para 420W / (((m・K), e a eficiência de dissipação de calor aumenta em 50%.
Projetar uma estrutura de fita de níquel interdigitada para aumentar a área de dissipação de calor e cooperar com o resfriamento líquido por microcanal para reduzir a temperatura do ponto quente em mais de 20 °C.
3Tecnologia anticorrosiva sob exigências de longa duração
Desafio: Nas baterias com uma vida útil de ciclo ≥ 3000 vezes, pode ocorrer corrosão intergranular quando a fita de níquel está em contato prolongado com o eletrólito.
Solução:
Usar a tecnologia de revestimento por níquel a vácuo para formar um revestimento de níquel puro não poroso (espessura ≥ 3 μm) para evitar a penetração de eletrólitos.
Desenvolver um processo de aprimoramento do filme de passivação, aumentar a espessura do filme de NiO de 5 nm para 20 nm através de oxidação eletrolítica e reduzir a taxa de corrosão para 0,01 μm/ano.
III. Tendências tecnológicas futuras
Inovação material:
Faixa de níquel nanocristalina (tamanho de grão < 100 nm): a resistência aumentou para 800 MPa, mantendo um alongamento de 25%, adaptando-se a especificações mais finas (abaixo de 0,05 mm).
Faixa composta de nanotubos de níquel e carbono: condutividade aumentada para 6,5 × 107 S/m, satisfazendo os requisitos de baixa impedância da plataforma de alta tensão de 800 V.
Atualização do processo:
Soldadura ultra-sônica inteligente: monitorização em tempo real da potência e amplitude de soldadura através de algoritmos de IA, aumentando o rendimento da junção de soldadura de 95% para 99,5%.
Fabricação aditivafita de níquel: Impressão 3D de tiras de níquel de estrutura complexa (tais como canais de dissipação de calor em espiral) para se adaptarem a projetos de módulos de bateria de forma especial.
Desenvolvimento sustentável:
Desenvolver uma tira de níquel sem eletro: gerar uma camada de níquel diretamente na superfície do substrato de cobre através de deposição química de vapor (CVD) para reduzir a poluição das águas residuais.
Melhorar o sistema de reciclagem da fita de níquel: utilizar a tecnologia de aquecimento por indução eletromagnética para obter uma separação sem perdas da fita de níquel e da célula da bateria e a taxa de recuperação do material alvo é ≥ 98%.
Resumo
Banda de níquelÉ um componente central "invisível, mas crítico" das baterias dos veículos de energia nova, e o seu desempenho deve satisfazer os requisitos rigorosos de múltiplas dimensões, tais como eléctricas, mecânicas,e ambientaisCom o desenvolvimento da plataforma de alta tensão de 800 V, tecnologia de carregamento ultra-rápido e baterias de estado sólido, a tira de níquel será iterada na direção de ultra-fina, de alta resistência,e integração funcional, e continuar a apoiar os avanços na tecnologia das baterias de potência. 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.
As tiras de níquel desempenham funções essenciais, como ligação elétrica, suporte estrutural e proteção de segurança nas baterias de veículos de energia nova (especialmente baterias de potência).O seu desempenho afeta directamente a fiabilidadeA seguir apresenta-se uma análise pormenorizada a partir de dois aspectos: cenários de aplicação específicos e requisitos técnicos:
I. Aplicação específica de tiras de níquel nas baterias dos veículos de energia nova
1Conexão elétrica entre as células da bateria: soldadura de electrodos e barras
Scenário de aplicação:
Conectar as guias de eletrodo positivo e negativo (guias positivas de alumínio, guias negativas de cobre) de uma única célula de bateria com a barra de comando do módulo para formar um caminho de corrente.
Caso típico: no módulo de bateria 4680 da Tesla,Lamas de níquelConectar as lâminas da célula de bateria às barras de barras de aço inoxidável através de soldagem a laser, suportando uma corrente de descarga contínua de até 150 A.
Função principal:
Reduzir a resistência de contacto (alvo < 2mΩ), reduzir a perda de energia e melhorar a eficiência da bateria.
Dispersar a densidade de corrente para evitar o sobreaquecimento local das fichas (por exemplo, controlar a temperatura a ≤ 80°C durante o carregamento rápido).
2Fixação da estrutura do módulo e amortecimento da tensão
Cenários de aplicação:
Como peça de ligação entre as células, a posição da célula é fixada por soldagem por ponto ou soldagem a laser,que é comumente utilizado em baterias de alumínio quadrado (como módulos CATL CTP) e baterias de pacote macio (como baterias LG New Energy pouch).
Função principal:
Absorver a expansão do volume da célula durante o carregamento e descarregamento (cerca de 10% a 15%) para evitar que a ficha se quebre ou o diafragma se perfure.
Fornecer apoio mecânico para garantir a estabilidade estrutural do módulo sob vibração (como condução irregular do automóvel, frequência de vibração 5~2000Hz).
3- Componentes de protecção da segurança: cinto de fusível e protecção contra sobrecorrência
Cenários de aplicação:
Projetado como uma correia de níquel fusível (como uma estrutura localmente fina ou oculta), ele é conectado em série no circuito da bateria.
Função principal:
Quando a corrente excede o limite (como corrente de curto-circuito > 500A), a correia de níquel se funde antes da célula, corta o circuito e impede a fuga térmica.
O tempo de resposta deve ser controlado dentro de 10 ms e a resistência de isolamento após a fusão deve ser ≥ 100 MΩ para garantir a segurança.
4Integração do sistema de gestão térmica
Cenários de aplicação:
Como um meio de transferência de calor, ele transfere o calor da célula da bateria para a placa de refrigeração de água do módulo ou casca, e é usado em conjunto com a graxa de silicone condutora térmica.
Função principal:
A condutividade térmica deve ser ≥ 90 W/(m・K) e o objectivo é controlar a diferença de temperatura entre as células da bateria para ≤ 2 °C para evitar a deterioração da capacidade causada por sobreaquecimento local.
Algumas tiras de níquel são projetadas como estruturas de microcanais e incorporadas em tubos de resfriamento líquido para melhorar a eficiência da dissipação de calor (como a solução de resfriamento indireto das baterias BYD).
5Requisitos de processo e fiabilidade
Precisão dimensional: tolerância de espessura ± 5% (como 0,1 mm)fita de níqueltolerância ± 0,005 mm), tolerância de largura ± 0,1 mm, para assegurar a adaptabilidade dos equipamentos de solda automática.
Qualidade da superfície:
A durabilidade Ra≤1,6μm, evitando a penetração de aberrações no diafragma;
Não há cor de oxidação, manchas de óleo, a superfície de soldagem precisa ser galvanizada com liga de níquel-fósforo (espessura de revestimento 2 ~ 5 μm) para melhorar a confiabilidade da soldagem.
Traçabilidade: número do lote, composição química (Ni ≥ 99,5%, impurezas Fe ≤ 0,1%, Cu ≤ 0,05%),Os dados relativos às propriedades mecânicas da fita de níquel devem ser registados para satisfazer os requisitos do sistema de gestão da qualidade IATF 16949.
II. Desafios e soluções técnicas típicas
1. Requisitos de ultrafinos sob alta densidade energética
Desafio: Para aumentar a densidade energética da bateria (alvo ≥ 300Wh/kg), a espessura da bateria deve ser reduzida para que a bateria possa funcionar de forma segura.fita de níquelA sua resistência deve ser reduzida de 0,15 mm para menos de 0,08 mm, mas é fácil causar uma diminuição da resistência.
Solução:
Usar processo de laminação a frio + recozimento para melhorar a resistência e a ductilidade através do refinamento dos grãos (tamanho médio dos grãos ≤ 10 μm).
Desenvolver fita composta de níquel-grafeno. 5% de conteúdo de grafeno pode aumentar a resistência à tração em 30%, mantendo a condutividade acima de 95%.
2Optimização da dissipação de calor em cenários de carregamento rápido
Desafio: durante o carregamento ultra-rápido de 480 kW, a temperatura do ponto de ligação da fita de níquel pode exceder 150 °C, resultando em oxidação do níquel ou falha das juntas da solda.
Solução:
O revestimento de prata (espessura 1 ~ 2μm) na superfície da fita de níquel aumenta a condutividade térmica para 420W / (((m・K), e a eficiência de dissipação de calor aumenta em 50%.
Projetar uma estrutura de fita de níquel interdigitada para aumentar a área de dissipação de calor e cooperar com o resfriamento líquido por microcanal para reduzir a temperatura do ponto quente em mais de 20 °C.
3Tecnologia anticorrosiva sob exigências de longa duração
Desafio: Nas baterias com uma vida útil de ciclo ≥ 3000 vezes, pode ocorrer corrosão intergranular quando a fita de níquel está em contato prolongado com o eletrólito.
Solução:
Usar a tecnologia de revestimento por níquel a vácuo para formar um revestimento de níquel puro não poroso (espessura ≥ 3 μm) para evitar a penetração de eletrólitos.
Desenvolver um processo de aprimoramento do filme de passivação, aumentar a espessura do filme de NiO de 5 nm para 20 nm através de oxidação eletrolítica e reduzir a taxa de corrosão para 0,01 μm/ano.
III. Tendências tecnológicas futuras
Inovação material:
Faixa de níquel nanocristalina (tamanho de grão < 100 nm): a resistência aumentou para 800 MPa, mantendo um alongamento de 25%, adaptando-se a especificações mais finas (abaixo de 0,05 mm).
Faixa composta de nanotubos de níquel e carbono: condutividade aumentada para 6,5 × 107 S/m, satisfazendo os requisitos de baixa impedância da plataforma de alta tensão de 800 V.
Atualização do processo:
Soldadura ultra-sônica inteligente: monitorização em tempo real da potência e amplitude de soldadura através de algoritmos de IA, aumentando o rendimento da junção de soldadura de 95% para 99,5%.
Fabricação aditivafita de níquel: Impressão 3D de tiras de níquel de estrutura complexa (tais como canais de dissipação de calor em espiral) para se adaptarem a projetos de módulos de bateria de forma especial.
Desenvolvimento sustentável:
Desenvolver uma tira de níquel sem eletro: gerar uma camada de níquel diretamente na superfície do substrato de cobre através de deposição química de vapor (CVD) para reduzir a poluição das águas residuais.
Melhorar o sistema de reciclagem da fita de níquel: utilizar a tecnologia de aquecimento por indução eletromagnética para obter uma separação sem perdas da fita de níquel e da célula da bateria e a taxa de recuperação do material alvo é ≥ 98%.
Resumo
Banda de níquelÉ um componente central "invisível, mas crítico" das baterias dos veículos de energia nova, e o seu desempenho deve satisfazer os requisitos rigorosos de múltiplas dimensões, tais como eléctricas, mecânicas,e ambientaisCom o desenvolvimento da plataforma de alta tensão de 800 V, tecnologia de carregamento ultra-rápido e baterias de estado sólido, a tira de níquel será iterada na direção de ultra-fina, de alta resistência,e integração funcional, e continuar a apoiar os avanços na tecnologia das baterias de potência. 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.
