Bandes de nickel de batterie résistantes à la corrosion

Batterie résistante à la corrosionBandes de nickel: Traitement de passivation de surface, prévention de l'oxydation en milieux humides, prolongation de la durée de vie des batteries

Terminologie clé et mécanisme de performance principal

• Bandes de nickel pour batteries résistantes à la corrosion: Définition principale du produit, faisant référence à bandes de nickel (généralement du nickel de haute pureté à 99,95 % et plus ou des alliages de nickel) améliorées par des traitements anticorrosion — contrairement aux bandes de nickel standard, qui sont sujettes à l'oxydation et à la corrosion dans des environnements humides ou agressifs. Ces bandes sont conçues pour maintenir une conductivité électrique stable et une intégrité structurelle dans les PACKs de batteries (par exemple, batteries de véhicules électriques, systèmes de stockage d'énergie, appareils électroniques portables) exposés à l'humidité, assurant un fonctionnement fiable à long terme.
• Traitement de passivation de surface: Le processus anticorrosion essentiel qui forme un film protecteur fin, dense et inerte sur la surface de la bande de nickel. Contrairement aux revêtements temporaires (par exemple, les protecteurs à base d'huile), la passivation crée une liaison chimique avec le substrat de nickel, ce qui donne un film qui est :
  • Composition: Principalement composé d'oxydes de nickel (NiO, Ni₂O₃) et de traces de sous-produits de passivation (par exemple, chromate, phosphate ou silicate, selon la méthode de passivation). Pour les applications de batteries (où la compatibilité avec l'électrolyte est essentielle), la passivation sans chromate (par exemple, la passivation au phosphate) est couramment utilisée pour éviter que des substances toxiques ne s'infiltrent dans la batterie.
  • Épaisseur: Ultra-mince (20–100 nm), garantissant qu'elle n'augmente pas la résistance de contact et n'interfère pas avec le soudage (une exigence clé pour les interconnexions de batteries).
  • Adhérence: Fortement adhérent à la surface du nickel, résistant au pelage ou à l'usure lors de l'assemblage de la batterie (par exemple, soudage par ultrasons, pliage) ou d'une utilisation à long terme.
• Prévention de l'oxydation en milieux humides: Les conditions humides (par exemple, les dessous de caisse des véhicules électriques exposés à la pluie, les appareils électroniques portables utilisés dans les climats tropicaux, les systèmes de stockage d'énergie dans les entrepôts humides) accélèrent l'oxydation du nickel : le nickel standard réagit avec l'humidité et l'oxygène pour former des écailles d'oxyde de nickel (NiO) lâches et poreuses, ce qui augmente la résistance de contact et peut même s'écailler pour contaminer les électrolytes de batterie. Le film de passivation y remédie en :
  • Agissant comme une barrière entre le nickel et l'humidité/l'oxygène externes, bloquant la réaction d'oxydation à la source.
  • Auto-cicatrisation (dans une mesure limitée) : Si le film est légèrement rayé (par exemple, lors de l'assemblage), le nickel exposé réagit avec les passivateurs résiduels ou l'oxygène ambiant pour reformer une fine couche protectrice, empêchant toute corrosion supplémentaire.
    Même à 85 % d'humidité relative (HR) et à 85 °C (une norme d'essai environnemental courante pour les batteries), les bandes de nickel passivées présentent 5 % pour les bandes non passivées.
• Prolongation de la durée de vie des batteries: La corrosion des bandes de nickel est une cause majeure de défaillance prématurée des PACKs de batteries, car elle entraîne deux problèmes critiques :
  1. Augmentation de la perte de courant: Les écailles d'oxyde ou les produits de corrosion augmentent la résistance de contact entre la bande de nickel et les languettes des cellules de la batterie, ce qui entraîne un échauffement Joule plus important (perte d'énergie) et une réduction de l'efficacité de la charge/décharge. Au fil du temps, cela peut réduire la capacité utilisable de la batterie de 10 à 20 %.
  2. Défaillance structurelle: La corrosion affaiblit la résistance mécanique de la bande de nickel, ce qui la fait se fissurer ou se casser sous l'effet des vibrations (par exemple, la conduite d'un véhicule électrique) ou des charges cycliques (charge/décharge). Cela entraîne une déconnexion soudaine des cellules, ce qui entraîne l'arrêt du PACK, voire un emballement thermique (si des particules de corrosion lâches provoquent des courts-circuits).
     En empêchant l'oxydation et la corrosion, les bandes de nickel passivées maintiennent une faible résistance de contact et une intégrité structurelle, prolongeant la durée de vie effective de la batterie de 20 à 30 % (par exemple, de 1 000 cycles de charge à 1 200 à 1 300 cycles pour les batteries de véhicules électriques).

Méthodes de passivation courantes pour les bandes de nickel de batteries

Avantages supplémentaires pour les PACKs de batteries

1. Amélioration de la soudabilité: Le film de passivation fin n'interfère pas avec le soudage par ultrasons ou laser — contrairement aux revêtements épais (par exemple, la galvanoplastie), il se vaporise rapidement pendant le soudage, assurant des liaisons solides et à faible résistance entre la bande et les languettes des cellules.
2. Réduction de la contamination de l'électrolyte: La passivation empêche les flocons d'oxyde de nickel de se détacher dans l'électrolyte de la batterie, ce qui peut provoquer une dégradation de l'électrolyte (par exemple, la formation de dendrites de lithium) et des courts-circuits.
3. Performances électriques constantes: En maintenant une surface propre et à faible résistance, les bandes passivées assurent un transfert de courant stable, même dans des conditions humides, évitant les chutes de tension ou les interférences de signal dans les systèmes de gestion de batterie (BMS).

Scénarios d'application typiques

• Véhicules électriques et hybrides: PACKs de batteries installés dans les dessous de caisse (exposés à la pluie, au sel de voirie et à l'humidité) ou dans les compartiments moteur (humidité élevée + fluctuations de température).
• Appareils électroniques grand public portables: Smartphones, tablettes et appareils portables utilisés dans des environnements humides (par exemple, salles de sport, régions tropicales) ou sujets à une exposition accidentelle à l'eau.
• Stockage d'énergie en extérieur: Batteries solaires hors réseau, systèmes d'alimentation de secours pour les zones reculées (exposés à la pluie, à la rosée et à une forte humidité).
• Équipement marin et sous-marin: Drones submersibles, capteurs marins ou batteries de bateaux (résistant à l'humidité et à la corrosion de l'eau salée).