Que papel desempenha a tira de níquel numa bateria?
Fitas de níquelsão amplamente utilizadas no fabrico de baterias de lítio, o que é altamente consistente com as suas propriedades físicas e químicas únicas e os requisitos funcionais das baterias de lítio.A seguir, uma análise a partir de dois aspectos:: razões fundamentais e funções específicas:
I. As principais razões para as tiras de níquel na fabricação de baterias de lítio
1Excelente condutividade e estabilidade
Performance condutora: A condutividade do níquel puro é de cerca de 5,9 × 107 S / m (segundo apenas ao cobre e prata),que pode garantir uma transmissão eficiente de corrente dentro da bateria e reduzir a perda de energia.
Estabilidade ambiental: durante o processo de carga e descarga de baterias de lítio (especialmente em cenários de alta tensão e de alta corrente), a flutuação da resistência deLamas de níquelA temperatura da água é pequena e não é fácil causar um contacto fraco devido a alterações de temperatura (-40°C~85°C).
2Boa resistência à corrosão e compatibilidade química
Corrosão anti-eletrólito: O eletrólito das baterias de lítio é principalmente uma solução de carbonato de hexafluorofosfato de lítio (LiPF6), que é fraco ácido.Uma película de passivação de óxido de níquel (NiO) é facilmente formada na superfície das tiras de níquel para evitar uma maior corrosão, enquanto metais como ferro e alumínio são facilmente corroídos por eletrólitos.
Não há risco de reação química: o níquel e o lítio (Li) não apresentam reações secundárias violentas, evitando falhas de material ou riscos de segurança (em comparação com as tiras de cobre, que podem formar ligas com lítio,causando danos estruturais).
3Excelente desempenho de processamento e adaptabilidade à solda
Duxtilidade: as tiras de níquel podem ser processadas para espessuras ultrafinas de 0,05 ~ 2 mm e não são fáceis de quebrar,adequado para a disposição do espaço compacto de baterias de precisão (tais como baterias de embalagem suave e baterias cilíndricas).
Confiabilidade da soldagem: as tiras de níquel e as lâminas (geralmente de alumínio ou cobre) e as conchas (aço inoxidável/alumínio) podem ser firmemente ligadas através de soldagem por ultrassom e soldagem a laser,e a resistência à tração da solda pode atingir 50~100MPa, que é muito superior aos processos tradicionais de remendo ou colagem.
4Equilíbrio entre custos e segurança
Eficácia em termos de custos: Embora o custo seja superior aoCintas de aço niqueladas, é inferior às tiras de cobre puro, e o desempenho global (condutividade, resistência à corrosão, soldagem) é melhor, adequado para a produção industrial em larga escala.
Redundância de segurança: as tiras de níquel têm um certo grau de flexibilidade, o que pode amortecer a expansão do volume da bateria durante o carregamento e descarregamento (cerca de 10% ~ 20%),Redução do risco de ruptura da fivela ou curto-circuito.
II. O papel específico das tiras de níquel nas baterias de lítio
1. Conexão de barra e condução de corrente
Cenário de ação: conectar as guias positivas e negativas com o circuito externo (como a barra de comando do módulo de bateria) para formar um caminho de corrente.
Valor chave:
Assegurar a ligação de baixa impedância entre as guias (folha de alumínio positiva,folha de cobre negativa) e o condutor externo para reduzir a resistência interna da bateria (geralmente aumentar a resistência interna em < 5mΩ).
Dispersar a densidade de corrente nas guias para evitar o sobreaquecimento local (por exemplo, quando se descarrega com uma corrente elevada, a fita de níquel pode controlar a temperatura a ≤ 60 °C).
2Suporte estrutural e fixação dos módulos de bateria
Criação de um sistema de transmissão de tensão mecânica.
Valor chave:
Utilize a deformação elástica da fita de níquel para absorver a energia das vibrações (como os solavancos durante a condução do automóvel) e reduzir o risco de perfuração do diafragma causada pelo deslocamento das células.
As tiras de níquel ultrafinas (como 0,1 mm) podem caber muito perto da superfície da célula, economizando espaço no módulo e aumentando a densidade de energia (cerca de 5 ~ 10Wh / L).
3Proteção da segurança e assistência à gestão térmica
Proteção dos fusíveis: AlgunsLamas de níquelsão concebidos como estruturas fusíveis (como áreas ocas ou finas); quando a bateria está sob corrente (como corrente de curto-circuito > 100 A), a fita de níquel se funde antes da célula da bateria,cortar o circuito, e evitar a fuga térmica.
Condução térmica e dissipação térmica: A condutividade térmica da fita de níquel é de 90 W/(m·K), que pode transferir o calor da célula da bateria para a camada do módulo ou para a placa de refrigeração por água.Quando utilizado com cola condutora térmica, a resistência térmica pode ser reduzida em 30%~50%.
4Compatibilidade dos processos e produção normalizada
Adaptação à automação: as tiras de níquel podem ser formadas por perfuração e laminação de alta velocidade e podem adaptar-se ao enrolamento, laminagem e outros processos automatizados das linhas de produção de baterias de lítio,com uma eficiência de produção de 50 a 100 peças/minuto.
Normas industriais unificadas:Os principais fabricantes de baterias de lítio (como a CATL e a Panasonic) usam tiras de níquel como materiais de conexão padrão para facilitar a colaboração na cadeia de suprimentos e o controle de qualidade.
III. Tendências futuras: melhoria do desempenho e inovação dos materiais
Ultrafinos e compostos: Desenvolver tiras de níquel com uma espessura inferior a 0,03 mm, ou tiras compostas de níquel-cobre-grafeno, para melhorar ainda mais a condutividade e a flexibilidade.
Sem revestimento: substitua o revestimento tradicional de níquel por tecnologia de nano-revestimento (como revestimento semelhante a diamante) para reduzir custos e melhorar a resistência à corrosão.
Reciclagem: Investigação em tecnologia de desmontagem eficiente deLamas de níquel(como a separação por fratura frágil a baixa temperatura), com o objectivo de aumentar a taxa de recuperação de níquel dos atuais 70% para mais de 95%, em conformidade com as necessidades da economia circular.
As tiras de níquel continuam a ser o "padrão ouro" dos materiais de ligação de baterias de lítio, com as suas vantagens de desempenho abrangentes, e o seu papel é insubstituível.À medida que a tecnologia de baterias se desenvolve para uma alta densidade de energia e uma longa vida útil, a otimização do desempenho e a aplicação inovadora das tiras de níquel continuarão a ser o foco da indústria.
Que papel desempenha a tira de níquel numa bateria?
Fitas de níquelsão amplamente utilizadas no fabrico de baterias de lítio, o que é altamente consistente com as suas propriedades físicas e químicas únicas e os requisitos funcionais das baterias de lítio.A seguir, uma análise a partir de dois aspectos:: razões fundamentais e funções específicas:
I. As principais razões para as tiras de níquel na fabricação de baterias de lítio
1Excelente condutividade e estabilidade
Performance condutora: A condutividade do níquel puro é de cerca de 5,9 × 107 S / m (segundo apenas ao cobre e prata),que pode garantir uma transmissão eficiente de corrente dentro da bateria e reduzir a perda de energia.
Estabilidade ambiental: durante o processo de carga e descarga de baterias de lítio (especialmente em cenários de alta tensão e de alta corrente), a flutuação da resistência deLamas de níquelA temperatura da água é pequena e não é fácil causar um contacto fraco devido a alterações de temperatura (-40°C~85°C).
2Boa resistência à corrosão e compatibilidade química
Corrosão anti-eletrólito: O eletrólito das baterias de lítio é principalmente uma solução de carbonato de hexafluorofosfato de lítio (LiPF6), que é fraco ácido.Uma película de passivação de óxido de níquel (NiO) é facilmente formada na superfície das tiras de níquel para evitar uma maior corrosão, enquanto metais como ferro e alumínio são facilmente corroídos por eletrólitos.
Não há risco de reação química: o níquel e o lítio (Li) não apresentam reações secundárias violentas, evitando falhas de material ou riscos de segurança (em comparação com as tiras de cobre, que podem formar ligas com lítio,causando danos estruturais).
3Excelente desempenho de processamento e adaptabilidade à solda
Duxtilidade: as tiras de níquel podem ser processadas para espessuras ultrafinas de 0,05 ~ 2 mm e não são fáceis de quebrar,adequado para a disposição do espaço compacto de baterias de precisão (tais como baterias de embalagem suave e baterias cilíndricas).
Confiabilidade da soldagem: as tiras de níquel e as lâminas (geralmente de alumínio ou cobre) e as conchas (aço inoxidável/alumínio) podem ser firmemente ligadas através de soldagem por ultrassom e soldagem a laser,e a resistência à tração da solda pode atingir 50~100MPa, que é muito superior aos processos tradicionais de remendo ou colagem.
4Equilíbrio entre custos e segurança
Eficácia em termos de custos: Embora o custo seja superior aoCintas de aço niqueladas, é inferior às tiras de cobre puro, e o desempenho global (condutividade, resistência à corrosão, soldagem) é melhor, adequado para a produção industrial em larga escala.
Redundância de segurança: as tiras de níquel têm um certo grau de flexibilidade, o que pode amortecer a expansão do volume da bateria durante o carregamento e descarregamento (cerca de 10% ~ 20%),Redução do risco de ruptura da fivela ou curto-circuito.
II. O papel específico das tiras de níquel nas baterias de lítio
1. Conexão de barra e condução de corrente
Cenário de ação: conectar as guias positivas e negativas com o circuito externo (como a barra de comando do módulo de bateria) para formar um caminho de corrente.
Valor chave:
Assegurar a ligação de baixa impedância entre as guias (folha de alumínio positiva,folha de cobre negativa) e o condutor externo para reduzir a resistência interna da bateria (geralmente aumentar a resistência interna em < 5mΩ).
Dispersar a densidade de corrente nas guias para evitar o sobreaquecimento local (por exemplo, quando se descarrega com uma corrente elevada, a fita de níquel pode controlar a temperatura a ≤ 60 °C).
2Suporte estrutural e fixação dos módulos de bateria
Criação de um sistema de transmissão de tensão mecânica.
Valor chave:
Utilize a deformação elástica da fita de níquel para absorver a energia das vibrações (como os solavancos durante a condução do automóvel) e reduzir o risco de perfuração do diafragma causada pelo deslocamento das células.
As tiras de níquel ultrafinas (como 0,1 mm) podem caber muito perto da superfície da célula, economizando espaço no módulo e aumentando a densidade de energia (cerca de 5 ~ 10Wh / L).
3Proteção da segurança e assistência à gestão térmica
Proteção dos fusíveis: AlgunsLamas de níquelsão concebidos como estruturas fusíveis (como áreas ocas ou finas); quando a bateria está sob corrente (como corrente de curto-circuito > 100 A), a fita de níquel se funde antes da célula da bateria,cortar o circuito, e evitar a fuga térmica.
Condução térmica e dissipação térmica: A condutividade térmica da fita de níquel é de 90 W/(m·K), que pode transferir o calor da célula da bateria para a camada do módulo ou para a placa de refrigeração por água.Quando utilizado com cola condutora térmica, a resistência térmica pode ser reduzida em 30%~50%.
4Compatibilidade dos processos e produção normalizada
Adaptação à automação: as tiras de níquel podem ser formadas por perfuração e laminação de alta velocidade e podem adaptar-se ao enrolamento, laminagem e outros processos automatizados das linhas de produção de baterias de lítio,com uma eficiência de produção de 50 a 100 peças/minuto.
Normas industriais unificadas:Os principais fabricantes de baterias de lítio (como a CATL e a Panasonic) usam tiras de níquel como materiais de conexão padrão para facilitar a colaboração na cadeia de suprimentos e o controle de qualidade.
III. Tendências futuras: melhoria do desempenho e inovação dos materiais
Ultrafinos e compostos: Desenvolver tiras de níquel com uma espessura inferior a 0,03 mm, ou tiras compostas de níquel-cobre-grafeno, para melhorar ainda mais a condutividade e a flexibilidade.
Sem revestimento: substitua o revestimento tradicional de níquel por tecnologia de nano-revestimento (como revestimento semelhante a diamante) para reduzir custos e melhorar a resistência à corrosão.
Reciclagem: Investigação em tecnologia de desmontagem eficiente deLamas de níquel(como a separação por fratura frágil a baixa temperatura), com o objectivo de aumentar a taxa de recuperação de níquel dos atuais 70% para mais de 95%, em conformidade com as necessidades da economia circular.
As tiras de níquel continuam a ser o "padrão ouro" dos materiais de ligação de baterias de lítio, com as suas vantagens de desempenho abrangentes, e o seu papel é insubstituível.À medida que a tecnologia de baterias se desenvolve para uma alta densidade de energia e uma longa vida útil, a otimização do desempenho e a aplicação inovadora das tiras de níquel continuarão a ser o foco da indústria.
