Les bandes de nickel remplissent des fonctions essentielles telles que la connexion électrique, le soutien structurel et la protection de la sécurité dans les batteries des véhicules à énergie nouvelle (en particulier les batteries de puissance).Leurs performances ont une incidence directe sur la fiabilitéL'analyse suivante est détaillée à partir de deux aspects: scénarios d'application spécifiques et exigences techniques:
I. Application spécifique des bandes de nickel dans les batteries des véhicules à énergie nouvelle
1- Connexion électrique entre cellules de batterie: soudage par électrode et barre d'alimentation
Scénario d'application:
Connectez les électrodes positives et négatives (électrodes positives en aluminium, électrodes négatives en cuivre) d'une seule cellule de batterie à la barre d'alimentation du module pour former un chemin de courant.
Dans le cas typique: dans le module de batterie 4680 de Tesla,Des bandes de nickel.connecter les broches de cellules de batterie aux barres d'acier inoxydable par soudage laser, supportant un courant de décharge continu allant jusqu'à 150 A.
Le rôle principal:
Réduire la résistance de contact (objectif < 2mΩ), réduire les pertes d'énergie et améliorer l'efficacité de la batterie.
Diffuser la densité de courant pour éviter une surchauffe locale des tablettes (par exemple, régler la température à ≤ 80°C pendant la charge rapide).
2Fixation de la structure du module et tamponnage des contraintes
Scénarios d'application:
En tant que pièce de connexion entre les cellules, la position de la cellule est fixée par soudage au point ou par soudage au laser,qui est couramment utilisé dans les batteries à coque carrée en aluminium (tels que les modules CATL CTP) et les batteries à boîtes molles (tels que les batteries à poche LG New Energy).
Fonction de base:
Absorber l'expansion du volume de la cellule lors de la charge et de la décharge (environ 10% à 15%) pour éviter que l'onglet ne se casse ou que le diaphragme ne se perce.
Fournir un soutien mécanique pour assurer la stabilité structurelle du module sous vibration (comme la conduite accidentée de la voiture, fréquence de vibration 5~2000Hz).
3- Composants de protection de la sécurité: ceinture de sécurité et protection contre le surcourant
Scénarios d'application:
Conçu comme une ceinture de nickel fusible (comme une structure locallement éclairée ou creuse), il est connecté en série dans le circuit de la batterie.
Fonction de base:
Lorsque le courant dépasse le seuil (comme le courant de court-circuit > 500A), la courroie de nickel fusionne avant la cellule, coupe le circuit et empêche la fuite thermique.
Le temps de réponse doit être contrôlé dans un délai de 10 ms et la résistance d'isolation après fusion doit être ≥ 100 MΩ pour assurer la sécurité.
4Intégration des systèmes de gestion thermique
Scénarios d'application:
En tant que support de transfert de chaleur, il transfère la chaleur de la cellule de la batterie vers la plaque ou la coque de refroidissement par eau du module et est utilisé conjointement avec une graisse de silicone thermiquement conductrice.
Fonction de base:
La conductivité thermique doit être ≥ 90 W/ ((m・K), et l'objectif est de contrôler la différence de température entre les cellules de la batterie à ≤ 2 °C afin d'éviter une décomposition de la capacité due à une surchauffe locale.
Certaines bandes de nickel sont conçues comme des structures de micro-canaux et intégrées dans des tuyaux de refroidissement liquide pour améliorer l'efficacité de la dissipation thermique (comme la solution de refroidissement indirect des batteries BYD).
5. Exigences de processus et de fiabilité
Précision dimensionnelle: tolérance d'épaisseur ± 5% (par exemple 0,1 mm)bande de nickelune tolérance ± 0,005 mm), une tolérance de largeur ± 0,1 mm, pour assurer l'adaptabilité des équipements de soudage automatisés.
Qualité de la surface:
Roughness Ra≤1,6μm, éviter les ébouriffements qui percutent le diaphragme;
Aucune couleur d'oxydation, aucune tache d'huile, la surface de soudage doit être galvanisée avec un alliage nickel-phosphore (épaisseur de soudage 2 à 5 μm) pour améliorer la fiabilité du soudage.
Traçabilité: numéro de lot, composition chimique (Ni≥99,5%, impuretés Fe≤0,1%, Cu≤0,05%),Les données sur les propriétés mécaniques et les propriétés de la bande de nickel doivent être enregistrées pour satisfaire aux exigences du système de gestion de la qualité IATF 16949.
II. Défis et solutions techniques typiques
1. Exigences ultra-minces sous haute densité d'énergie
Défi: Afin d'augmenter la densité énergétique de la batterie (objectif ≥ 300Wh/kg), l'épaisseur de la batterie doit être réduite de manière à ce qu'elle ne dépasse pasbande de nickelIl faut réduire de 0,15 mm à moins de 0,08 mm, mais il est facile de provoquer une diminution de la résistance.
Résolution:
Utiliser un procédé de laminage à froid + de recuit pour améliorer la résistance et la ductilité grâce au raffinage des grains (taille moyenne des grains ≤ 10 μm).
Développer un ruban adhésif composite nickel-graphène. 5% de graphène peut augmenter la résistance à la traction de 30%, tout en maintenant une conductivité supérieure à 95%.
2Optimisation de la dissipation de chaleur dans les scénarios de charge rapide
Défi: lors d'une charge ultra-rapide de 480 kW, la température du point de connexion du ruban nickel peut dépasser 150 °C, entraînant une oxydation du nickel ou une défaillance des joints de soudure.
Résolution:
Le placage en argent (épaisseur 1 à 2 μm) sur la surface du ruban nickel augmente la conductivité thermique à 420 W/m K et l'efficacité de dissipation de chaleur augmente de 50%.
Concevoir une structure de ruban nickel interdigité pour augmenter la surface de dissipation de chaleur et coopérer avec le refroidissement liquide par micro-canal pour réduire la température du point chaud de plus de 20 °C.
3Technologie anti-corrosion pour une longue durée de vie
Défi: dans les batteries dont la durée de vie est ≥ 3000 fois supérieure à celle du cycle, une corrosion intergranulaire peut survenir lorsque le ruban nickel est en contact à long terme avec l'électrolyte.
Résolution:
Utiliser la technologie de nickel sous vide pour former un revêtement de nickel pur non poreux (épaisseur ≥ 3 μm) afin d'éviter la pénétration d'électrolytes.
Développer un procédé d'amélioration du film de passivation, augmenter l'épaisseur du film de NiO de 5 nm à 20 nm par oxydation électrolytique et réduire le taux de corrosion à 0,01 μm/an.
III. Tendances technologiques à l'avenir
L'innovation matérielle
bande de nickel nanocristallin (taille de grain < 100 nm): résistance augmentée à 800 MPa, tout en conservant un allongement de 25%, s'adaptant à des spécifications plus minces (inférieures à 0,05 mm).
bande composite de nanotubes nickel-carbone: conductivité augmentée à 6,5 × 107 S/m, répondant aux exigences de faible impédance de la plateforme haute tension 800V.
Mise à niveau du processus:
Soudage par ultrasons intelligent: surveillance en temps réel de la puissance et de l'amplitude de soudage grâce à des algorithmes d'IA, augmentant le rendement des joints de soudure de 95% à 99,5%.
Fabrication additivebande de nickel: Impression 3D de bandes de nickel à structure complexe (telles que des canaux de dissipation thermique en spirale) pour les adapter à des modules de batterie de forme spéciale.
Développement durable:
Développer une bande de nickel sans électro: générer une couche de nickel directement sur la surface du substrat de cuivre par dépôt chimique de vapeur (CVD) pour réduire la pollution des eaux usées.
Améliorer le système de recyclage des bandes de nickel: utiliser la technologie de chauffage par induction électromagnétique pour obtenir une séparation sans perte de la bande de nickel et de la pile de la batterie, et le taux de récupération du matériau cible est ≥98%.
Résumé
bandes de nickelest un composant de base "invisible mais essentiel" des batteries des véhicules à énergie nouvelle, et ses performances doivent répondre aux exigences strictes de multiples dimensions telles que l'électricité, la mécanique,et environnementaleAvec le développement d'une plateforme haute tension de 800 V, d'une technologie de charge ultra-rapide et de batteries à état solide, la bande de nickel sera réitérée dans le sens d'une bande ultra-mince, haute résistance,et intégration fonctionnelle, et continuer à soutenir les percées dans la technologie des batteries de puissance. 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.
Les bandes de nickel remplissent des fonctions essentielles telles que la connexion électrique, le soutien structurel et la protection de la sécurité dans les batteries des véhicules à énergie nouvelle (en particulier les batteries de puissance).Leurs performances ont une incidence directe sur la fiabilitéL'analyse suivante est détaillée à partir de deux aspects: scénarios d'application spécifiques et exigences techniques:
I. Application spécifique des bandes de nickel dans les batteries des véhicules à énergie nouvelle
1- Connexion électrique entre cellules de batterie: soudage par électrode et barre d'alimentation
Scénario d'application:
Connectez les électrodes positives et négatives (électrodes positives en aluminium, électrodes négatives en cuivre) d'une seule cellule de batterie à la barre d'alimentation du module pour former un chemin de courant.
Dans le cas typique: dans le module de batterie 4680 de Tesla,Des bandes de nickel.connecter les broches de cellules de batterie aux barres d'acier inoxydable par soudage laser, supportant un courant de décharge continu allant jusqu'à 150 A.
Le rôle principal:
Réduire la résistance de contact (objectif < 2mΩ), réduire les pertes d'énergie et améliorer l'efficacité de la batterie.
Diffuser la densité de courant pour éviter une surchauffe locale des tablettes (par exemple, régler la température à ≤ 80°C pendant la charge rapide).
2Fixation de la structure du module et tamponnage des contraintes
Scénarios d'application:
En tant que pièce de connexion entre les cellules, la position de la cellule est fixée par soudage au point ou par soudage au laser,qui est couramment utilisé dans les batteries à coque carrée en aluminium (tels que les modules CATL CTP) et les batteries à boîtes molles (tels que les batteries à poche LG New Energy).
Fonction de base:
Absorber l'expansion du volume de la cellule lors de la charge et de la décharge (environ 10% à 15%) pour éviter que l'onglet ne se casse ou que le diaphragme ne se perce.
Fournir un soutien mécanique pour assurer la stabilité structurelle du module sous vibration (comme la conduite accidentée de la voiture, fréquence de vibration 5~2000Hz).
3- Composants de protection de la sécurité: ceinture de sécurité et protection contre le surcourant
Scénarios d'application:
Conçu comme une ceinture de nickel fusible (comme une structure locallement éclairée ou creuse), il est connecté en série dans le circuit de la batterie.
Fonction de base:
Lorsque le courant dépasse le seuil (comme le courant de court-circuit > 500A), la courroie de nickel fusionne avant la cellule, coupe le circuit et empêche la fuite thermique.
Le temps de réponse doit être contrôlé dans un délai de 10 ms et la résistance d'isolation après fusion doit être ≥ 100 MΩ pour assurer la sécurité.
4Intégration des systèmes de gestion thermique
Scénarios d'application:
En tant que support de transfert de chaleur, il transfère la chaleur de la cellule de la batterie vers la plaque ou la coque de refroidissement par eau du module et est utilisé conjointement avec une graisse de silicone thermiquement conductrice.
Fonction de base:
La conductivité thermique doit être ≥ 90 W/ ((m・K), et l'objectif est de contrôler la différence de température entre les cellules de la batterie à ≤ 2 °C afin d'éviter une décomposition de la capacité due à une surchauffe locale.
Certaines bandes de nickel sont conçues comme des structures de micro-canaux et intégrées dans des tuyaux de refroidissement liquide pour améliorer l'efficacité de la dissipation thermique (comme la solution de refroidissement indirect des batteries BYD).
5. Exigences de processus et de fiabilité
Précision dimensionnelle: tolérance d'épaisseur ± 5% (par exemple 0,1 mm)bande de nickelune tolérance ± 0,005 mm), une tolérance de largeur ± 0,1 mm, pour assurer l'adaptabilité des équipements de soudage automatisés.
Qualité de la surface:
Roughness Ra≤1,6μm, éviter les ébouriffements qui percutent le diaphragme;
Aucune couleur d'oxydation, aucune tache d'huile, la surface de soudage doit être galvanisée avec un alliage nickel-phosphore (épaisseur de soudage 2 à 5 μm) pour améliorer la fiabilité du soudage.
Traçabilité: numéro de lot, composition chimique (Ni≥99,5%, impuretés Fe≤0,1%, Cu≤0,05%),Les données sur les propriétés mécaniques et les propriétés de la bande de nickel doivent être enregistrées pour satisfaire aux exigences du système de gestion de la qualité IATF 16949.
II. Défis et solutions techniques typiques
1. Exigences ultra-minces sous haute densité d'énergie
Défi: Afin d'augmenter la densité énergétique de la batterie (objectif ≥ 300Wh/kg), l'épaisseur de la batterie doit être réduite de manière à ce qu'elle ne dépasse pasbande de nickelIl faut réduire de 0,15 mm à moins de 0,08 mm, mais il est facile de provoquer une diminution de la résistance.
Résolution:
Utiliser un procédé de laminage à froid + de recuit pour améliorer la résistance et la ductilité grâce au raffinage des grains (taille moyenne des grains ≤ 10 μm).
Développer un ruban adhésif composite nickel-graphène. 5% de graphène peut augmenter la résistance à la traction de 30%, tout en maintenant une conductivité supérieure à 95%.
2Optimisation de la dissipation de chaleur dans les scénarios de charge rapide
Défi: lors d'une charge ultra-rapide de 480 kW, la température du point de connexion du ruban nickel peut dépasser 150 °C, entraînant une oxydation du nickel ou une défaillance des joints de soudure.
Résolution:
Le placage en argent (épaisseur 1 à 2 μm) sur la surface du ruban nickel augmente la conductivité thermique à 420 W/m K et l'efficacité de dissipation de chaleur augmente de 50%.
Concevoir une structure de ruban nickel interdigité pour augmenter la surface de dissipation de chaleur et coopérer avec le refroidissement liquide par micro-canal pour réduire la température du point chaud de plus de 20 °C.
3Technologie anti-corrosion pour une longue durée de vie
Défi: dans les batteries dont la durée de vie est ≥ 3000 fois supérieure à celle du cycle, une corrosion intergranulaire peut survenir lorsque le ruban nickel est en contact à long terme avec l'électrolyte.
Résolution:
Utiliser la technologie de nickel sous vide pour former un revêtement de nickel pur non poreux (épaisseur ≥ 3 μm) afin d'éviter la pénétration d'électrolytes.
Développer un procédé d'amélioration du film de passivation, augmenter l'épaisseur du film de NiO de 5 nm à 20 nm par oxydation électrolytique et réduire le taux de corrosion à 0,01 μm/an.
III. Tendances technologiques à l'avenir
L'innovation matérielle
bande de nickel nanocristallin (taille de grain < 100 nm): résistance augmentée à 800 MPa, tout en conservant un allongement de 25%, s'adaptant à des spécifications plus minces (inférieures à 0,05 mm).
bande composite de nanotubes nickel-carbone: conductivité augmentée à 6,5 × 107 S/m, répondant aux exigences de faible impédance de la plateforme haute tension 800V.
Mise à niveau du processus:
Soudage par ultrasons intelligent: surveillance en temps réel de la puissance et de l'amplitude de soudage grâce à des algorithmes d'IA, augmentant le rendement des joints de soudure de 95% à 99,5%.
Fabrication additivebande de nickel: Impression 3D de bandes de nickel à structure complexe (telles que des canaux de dissipation thermique en spirale) pour les adapter à des modules de batterie de forme spéciale.
Développement durable:
Développer une bande de nickel sans électro: générer une couche de nickel directement sur la surface du substrat de cuivre par dépôt chimique de vapeur (CVD) pour réduire la pollution des eaux usées.
Améliorer le système de recyclage des bandes de nickel: utiliser la technologie de chauffage par induction électromagnétique pour obtenir une séparation sans perte de la bande de nickel et de la pile de la batterie, et le taux de récupération du matériau cible est ≥98%.
Résumé
bandes de nickelest un composant de base "invisible mais essentiel" des batteries des véhicules à énergie nouvelle, et ses performances doivent répondre aux exigences strictes de multiples dimensions telles que l'électricité, la mécanique,et environnementaleAvec le développement d'une plateforme haute tension de 800 V, d'une technologie de charge ultra-rapide et de batteries à état solide, la bande de nickel sera réitérée dans le sens d'une bande ultra-mince, haute résistance,et intégration fonctionnelle, et continuer à soutenir les percées dans la technologie des batteries de puissance. 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.
