Paski niklowe pełnią podstawowe funkcje, takie jak połączenie elektryczne, wsparcie konstrukcyjne i ochrona bezpieczeństwa w bateriach pojazdów nowej energii (zwłaszcza baterii zasilania).Ich wydajność bezpośrednio wpływa na niezawodnośćPoniżej przedstawiono szczegółową analizę z dwóch aspektów: konkretnych scenariuszy zastosowań i wymogów technicznych:
I. Specyficzne stosowanie pasków niklowych w bateriach pojazdów nowej energii
1Połączenie elektryczne pomiędzy ogniwami baterii: spawanie elektrody i pręty
Scenariusz zastosowania:
Połączyć pozytywne i negatywne elektrody (pozytywne aluminiowe, negatywne miedziane) pojedynczej komórki akumulatorowej z prętem w modułach w celu utworzenia drogi prądu.
Typowy przypadek: w modułach akumulatorów Tesli 4680,Płyty niklowepodłączyć karty ogniw akumulatorowych do prętów z stali nierdzewnej poprzez spawanie laserowe, obsługujące ciągły prąd rozładowy do 150 A.
Główna rola:
Zmniejszenie oporu kontaktu (cel < 2mΩ), zmniejszenie strat energii i poprawa wydajności baterii.
Rozproszenie gęstości prądu w celu uniknięcia miejscowego przegrzania tablic (np. regulacja temperatury w temperaturze ≤ 80°C podczas szybkiego ładowania).
2. Ustawienie struktury modułu i buforowanie naprężenia
Scenariusze zastosowań:
jako element łączący pomiędzy ogniwami, pozycja komórki jest ustawiana przez spawanie punktowe lub spawanie laserowe,który jest powszechnie stosowany w kwadratowych bateriach aluminiowych (takich jak moduły CATL CTP) i bateriach miękkich (takich jak baterie LG New Energy pouch).
Główna funkcja:
Absorbuj rozszerzenie objętości ogniwa podczas ładowania i rozładowywania (około 10% ~ 15%) w celu zapobiegania pękaniu kartki lub przebiciu membrany.
Zapewnienie wsparcia mechanicznego w celu zapewnienia stabilności konstrukcyjnej modułu w warunkach drgań (np. podczas nierównej jazdy samochodem, częstotliwość drgań 5~2000 Hz).
3Komponenty ochrony bezpieczeństwa: pas zabezpieczający i ochrona przed prądem
Scenariusze zastosowań:
Zaprojektowany jako złączny pas niklowy (np. lokalnie rozrzedzona lub wykluczona struktura), jest połączony szeregowo w obwodzie akumulatora.
Główna funkcja:
Gdy prąd przekracza próg (np. prąd zwarcia > 500A), pas niklowy rozpuszcza się przed ogniwem, odcina obwód i zapobiega ucieczce cieplnej.
Czas reakcji musi być kontrolowany w zakresie 10 ms, a odporność izolacyjna po stopieniu musi wynosić ≥ 100 MΩ w celu zapewnienia bezpieczeństwa.
4Integracja systemu zarządzania cieplnym
Scenariusze zastosowań:
Jako środek przenoszący ciepło przenosi ciepło z ogniwa akumulatora na płytę lub powłokę chłodzącą wodą modułu i jest stosowany w połączeniu z cieplnie przewodzącym tłuszczem silikonowym.
Główna funkcja:
Przewodność cieplna musi wynosić ≥ 90 W/mK, a celem jest kontrolowanie różnicy temperatury między ogniwami akumulatora do ≤ 2 °C w celu uniknięcia rozpadu pojemności spowodowanego lokalnym przegrzaniem.
Niektóre taśmy niklowe są zaprojektowane jako struktury mikrokanałowe i osadzone w rurkach chłodzących płynami w celu poprawy wydajności rozpraszania ciepła (takie jak rozwiązanie chłodzące pośrednie baterii BYD).
5Wymagania dotyczące procesów i niezawodności
Dokładność wymiarowa: tolerancja grubości ± 5% (np. 0,1 mm)taśma niklowatolerancja ±0,005 mm), tolerancja szerokości ±0,1 mm, aby zapewnić adaptacyjność automatycznego sprzętu spawania.
Jakość powierzchni:
Wymagania w odniesieniu do urządzeń, które są objęte kontrolą techniczną, w tym urządzeń, które są objęte kontrolą techniczną, są określone w pkt 6.1.
Brak barwy utleniania, plam olejowych, powierzchnia spawania musi być elektroplacowana stopem niklu-fosforu (gęstość pokrycia 2~5μm), aby poprawić niezawodność spawania.
Śledzenie: numer partii, skład chemiczny (Ni≥99,5%, zanieczyszczenia Fe≤0,1%, Cu≤0,05%),dane dotyczące właściwości mechanicznych i mechanicznych taśmy niklowej muszą być rejestrowane w celu spełnienia wymogów systemu zarządzania jakością IATF 16949.
II. Typowe wyzwania techniczne i rozwiązania
1. Wymagania dotyczące ultracienkiej energii w warunkach wysokiej gęstości energii
Wyzwanie: Aby zwiększyć gęstość energii akumulatora (cel ≥300Wh/kg), należy zmniejszyć grubośćtaśma niklowaNależy zmniejszyć moc z 0,15 mm do mniejszej niż 0,08 mm, ale łatwo jest spowodować zmniejszenie wytrzymałości.
Rozwiązanie:
Wykorzystanie procesu walcowania na zimno + grzania w celu poprawy wytrzymałości i elastyczności poprzez rafinowanie ziaren (średnia wielkość ziaren ≤ 10 μm).
Opracowanie taśmy kompozytowej z niklu i grafenu. Zawartość 5% grafenu może zwiększyć wytrzymałość na rozciąganie o 30%, przy zachowaniu przewodności powyżej 95%.
2Optymalizacja rozpraszania ciepła w scenariuszach szybkiego ładowania
Wyzwanie: podczas szybkiego ładowania 480 kW temperatura punktu podłączenia taśmy niklowej może przekroczyć 150 °C, co prowadzi do utleniania niklu lub awarii złącza lutowego.
Rozwiązanie:
Płytkowanie srebrem (gęstość 1~2μm) na powierzchni taśmy niklowej zwiększa przewodność cieplną do 420W/(m・K), a wydajność rozpraszania ciepła wzrasta o 50%.
Zaprojektuj strukturę taśmy niklowej z interdigitacją w celu zwiększenia powierzchni rozpraszania ciepła i współpracuj z chłodzeniem płynami mikrokanałowymi w celu zmniejszenia temperatury gorącej plamy o ponad 20 °C.
3Technologia antykorozyjna w warunkach długiej trwałości
Wyzwanie: W bateriach o cyklu trwania ≥ 3000 razy może wystąpić korozja międzyziarnista, gdy taśma niklowa jest w długotrwałym kontakcie z elektrolitem.
Rozwiązanie:
W celu zapobiegania przeniknięciu elektrolitów należy zastosować technologię podkładania niklu pod próżnią w celu utworzenia nieporowej powłoki czystego niklu (gęstość ≥ 3 μm).
Opracowanie procesu wzmacniania folii pasywacyjnej, zwiększenie grubości folii NiO z 5 nm do 20 nm poprzez utlenianie elektrolityczne i zmniejszenie szybkości korozji do 0,01 μm/rok.
III. Przyszłe trendy technologiczne
Innowacje materialne:
Nanokrystalowy pasek niklowy (rozmiar ziarna < 100 nm): wytrzymałość zwiększona do 800 MPa, przy zachowaniu wydłużenia o 25%, dostosowując się do cieńszych specyfikacji (poniżej 0,05 mm).
Taśma kompozytowa z nanorurek niklu i węgla: przewodność zwiększona do 6,5 × 107 S / m, spełniając wymagania niskiej impedancji platformy wysokonapięciowej 800V.
Uaktualnienie procesu:
Inteligentne spawanie ultradźwiękowe: monitorowanie mocy spawania i amplitudy w czasie rzeczywistym za pomocą algorytmów AI, zwiększające wydajność spawania z 95% do 99,5%.
Produkcja dodatkówtaśma niklowa: drukowanie 3D złożonych struktury pasków niklowych (takich jak spiralne kanały rozpraszania ciepła) w celu dostosowania do specjalnie ukształtowanych konstrukcji modułów baterii.
Zrównoważony rozwój:
Opracowanie bezelektrowej taśmy niklowej: wytwarzanie warstwy niklu bezpośrednio na powierzchni podłoża miedzi poprzez osadzenie par chemicznych (CVD) w celu zmniejszenia zanieczyszczenia ścieków.
Ulepszenie systemu recyklingu taśm niklowych: zastosowanie technologii elektromagnetycznego podgrzewania indukcyjnego w celu uzyskania bezstratnego oddzielenia taśm niklowych i ogniw baterii, a wskaźnik odzysku docelowego materiału wynosi ≥98%.
Podsumowanie
Taśmy niklowejest "niewidzialnym, ale kluczowym" podstawowym komponentem w bateriach pojazdów nowej energii, a jego działanie musi spełniać rygorystyczne wymagania wielowymiarowe, takie jak elektryczne, mechaniczne,i środowiskoweWraz z rozwojem platformy o wysokim napięciu 800V, technologii ultra szybkiego ładowania i baterii stałych, taśmy niklowe będą iterowane w kierunku ultra cienkich, wytrzymałych,i integracji funkcjonalnej, oraz nadal wspierać przełomy w technologii akumulatorów mocy. 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.
Paski niklowe pełnią podstawowe funkcje, takie jak połączenie elektryczne, wsparcie konstrukcyjne i ochrona bezpieczeństwa w bateriach pojazdów nowej energii (zwłaszcza baterii zasilania).Ich wydajność bezpośrednio wpływa na niezawodnośćPoniżej przedstawiono szczegółową analizę z dwóch aspektów: konkretnych scenariuszy zastosowań i wymogów technicznych:
I. Specyficzne stosowanie pasków niklowych w bateriach pojazdów nowej energii
1Połączenie elektryczne pomiędzy ogniwami baterii: spawanie elektrody i pręty
Scenariusz zastosowania:
Połączyć pozytywne i negatywne elektrody (pozytywne aluminiowe, negatywne miedziane) pojedynczej komórki akumulatorowej z prętem w modułach w celu utworzenia drogi prądu.
Typowy przypadek: w modułach akumulatorów Tesli 4680,Płyty niklowepodłączyć karty ogniw akumulatorowych do prętów z stali nierdzewnej poprzez spawanie laserowe, obsługujące ciągły prąd rozładowy do 150 A.
Główna rola:
Zmniejszenie oporu kontaktu (cel < 2mΩ), zmniejszenie strat energii i poprawa wydajności baterii.
Rozproszenie gęstości prądu w celu uniknięcia miejscowego przegrzania tablic (np. regulacja temperatury w temperaturze ≤ 80°C podczas szybkiego ładowania).
2. Ustawienie struktury modułu i buforowanie naprężenia
Scenariusze zastosowań:
jako element łączący pomiędzy ogniwami, pozycja komórki jest ustawiana przez spawanie punktowe lub spawanie laserowe,który jest powszechnie stosowany w kwadratowych bateriach aluminiowych (takich jak moduły CATL CTP) i bateriach miękkich (takich jak baterie LG New Energy pouch).
Główna funkcja:
Absorbuj rozszerzenie objętości ogniwa podczas ładowania i rozładowywania (około 10% ~ 15%) w celu zapobiegania pękaniu kartki lub przebiciu membrany.
Zapewnienie wsparcia mechanicznego w celu zapewnienia stabilności konstrukcyjnej modułu w warunkach drgań (np. podczas nierównej jazdy samochodem, częstotliwość drgań 5~2000 Hz).
3Komponenty ochrony bezpieczeństwa: pas zabezpieczający i ochrona przed prądem
Scenariusze zastosowań:
Zaprojektowany jako złączny pas niklowy (np. lokalnie rozrzedzona lub wykluczona struktura), jest połączony szeregowo w obwodzie akumulatora.
Główna funkcja:
Gdy prąd przekracza próg (np. prąd zwarcia > 500A), pas niklowy rozpuszcza się przed ogniwem, odcina obwód i zapobiega ucieczce cieplnej.
Czas reakcji musi być kontrolowany w zakresie 10 ms, a odporność izolacyjna po stopieniu musi wynosić ≥ 100 MΩ w celu zapewnienia bezpieczeństwa.
4Integracja systemu zarządzania cieplnym
Scenariusze zastosowań:
Jako środek przenoszący ciepło przenosi ciepło z ogniwa akumulatora na płytę lub powłokę chłodzącą wodą modułu i jest stosowany w połączeniu z cieplnie przewodzącym tłuszczem silikonowym.
Główna funkcja:
Przewodność cieplna musi wynosić ≥ 90 W/mK, a celem jest kontrolowanie różnicy temperatury między ogniwami akumulatora do ≤ 2 °C w celu uniknięcia rozpadu pojemności spowodowanego lokalnym przegrzaniem.
Niektóre taśmy niklowe są zaprojektowane jako struktury mikrokanałowe i osadzone w rurkach chłodzących płynami w celu poprawy wydajności rozpraszania ciepła (takie jak rozwiązanie chłodzące pośrednie baterii BYD).
5Wymagania dotyczące procesów i niezawodności
Dokładność wymiarowa: tolerancja grubości ± 5% (np. 0,1 mm)taśma niklowatolerancja ±0,005 mm), tolerancja szerokości ±0,1 mm, aby zapewnić adaptacyjność automatycznego sprzętu spawania.
Jakość powierzchni:
Wymagania w odniesieniu do urządzeń, które są objęte kontrolą techniczną, w tym urządzeń, które są objęte kontrolą techniczną, są określone w pkt 6.1.
Brak barwy utleniania, plam olejowych, powierzchnia spawania musi być elektroplacowana stopem niklu-fosforu (gęstość pokrycia 2~5μm), aby poprawić niezawodność spawania.
Śledzenie: numer partii, skład chemiczny (Ni≥99,5%, zanieczyszczenia Fe≤0,1%, Cu≤0,05%),dane dotyczące właściwości mechanicznych i mechanicznych taśmy niklowej muszą być rejestrowane w celu spełnienia wymogów systemu zarządzania jakością IATF 16949.
II. Typowe wyzwania techniczne i rozwiązania
1. Wymagania dotyczące ultracienkiej energii w warunkach wysokiej gęstości energii
Wyzwanie: Aby zwiększyć gęstość energii akumulatora (cel ≥300Wh/kg), należy zmniejszyć grubośćtaśma niklowaNależy zmniejszyć moc z 0,15 mm do mniejszej niż 0,08 mm, ale łatwo jest spowodować zmniejszenie wytrzymałości.
Rozwiązanie:
Wykorzystanie procesu walcowania na zimno + grzania w celu poprawy wytrzymałości i elastyczności poprzez rafinowanie ziaren (średnia wielkość ziaren ≤ 10 μm).
Opracowanie taśmy kompozytowej z niklu i grafenu. Zawartość 5% grafenu może zwiększyć wytrzymałość na rozciąganie o 30%, przy zachowaniu przewodności powyżej 95%.
2Optymalizacja rozpraszania ciepła w scenariuszach szybkiego ładowania
Wyzwanie: podczas szybkiego ładowania 480 kW temperatura punktu podłączenia taśmy niklowej może przekroczyć 150 °C, co prowadzi do utleniania niklu lub awarii złącza lutowego.
Rozwiązanie:
Płytkowanie srebrem (gęstość 1~2μm) na powierzchni taśmy niklowej zwiększa przewodność cieplną do 420W/(m・K), a wydajność rozpraszania ciepła wzrasta o 50%.
Zaprojektuj strukturę taśmy niklowej z interdigitacją w celu zwiększenia powierzchni rozpraszania ciepła i współpracuj z chłodzeniem płynami mikrokanałowymi w celu zmniejszenia temperatury gorącej plamy o ponad 20 °C.
3Technologia antykorozyjna w warunkach długiej trwałości
Wyzwanie: W bateriach o cyklu trwania ≥ 3000 razy może wystąpić korozja międzyziarnista, gdy taśma niklowa jest w długotrwałym kontakcie z elektrolitem.
Rozwiązanie:
W celu zapobiegania przeniknięciu elektrolitów należy zastosować technologię podkładania niklu pod próżnią w celu utworzenia nieporowej powłoki czystego niklu (gęstość ≥ 3 μm).
Opracowanie procesu wzmacniania folii pasywacyjnej, zwiększenie grubości folii NiO z 5 nm do 20 nm poprzez utlenianie elektrolityczne i zmniejszenie szybkości korozji do 0,01 μm/rok.
III. Przyszłe trendy technologiczne
Innowacje materialne:
Nanokrystalowy pasek niklowy (rozmiar ziarna < 100 nm): wytrzymałość zwiększona do 800 MPa, przy zachowaniu wydłużenia o 25%, dostosowując się do cieńszych specyfikacji (poniżej 0,05 mm).
Taśma kompozytowa z nanorurek niklu i węgla: przewodność zwiększona do 6,5 × 107 S / m, spełniając wymagania niskiej impedancji platformy wysokonapięciowej 800V.
Uaktualnienie procesu:
Inteligentne spawanie ultradźwiękowe: monitorowanie mocy spawania i amplitudy w czasie rzeczywistym za pomocą algorytmów AI, zwiększające wydajność spawania z 95% do 99,5%.
Produkcja dodatkówtaśma niklowa: drukowanie 3D złożonych struktury pasków niklowych (takich jak spiralne kanały rozpraszania ciepła) w celu dostosowania do specjalnie ukształtowanych konstrukcji modułów baterii.
Zrównoważony rozwój:
Opracowanie bezelektrowej taśmy niklowej: wytwarzanie warstwy niklu bezpośrednio na powierzchni podłoża miedzi poprzez osadzenie par chemicznych (CVD) w celu zmniejszenia zanieczyszczenia ścieków.
Ulepszenie systemu recyklingu taśm niklowych: zastosowanie technologii elektromagnetycznego podgrzewania indukcyjnego w celu uzyskania bezstratnego oddzielenia taśm niklowych i ogniw baterii, a wskaźnik odzysku docelowego materiału wynosi ≥98%.
Podsumowanie
Taśmy niklowejest "niewidzialnym, ale kluczowym" podstawowym komponentem w bateriach pojazdów nowej energii, a jego działanie musi spełniać rygorystyczne wymagania wielowymiarowe, takie jak elektryczne, mechaniczne,i środowiskoweWraz z rozwojem platformy o wysokim napięciu 800V, technologii ultra szybkiego ładowania i baterii stałych, taśmy niklowe będą iterowane w kierunku ultra cienkich, wytrzymałych,i integracji funkcjonalnej, oraz nadal wspierać przełomy w technologii akumulatorów mocy. 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.
