Pita nikel memainkan fungsi inti seperti koneksi listrik, dukungan struktural, dan perlindungan keselamatan dalam baterai kendaraan energi baru (terutama baterai daya).Kinerja mereka secara langsung mempengaruhi keandalanDi bawah ini adalah analisis rinci dari dua aspek: skenario aplikasi khusus dan persyaratan teknis:
I. Aplikasi khusus pita nikel dalam baterai kendaraan energi baru
1Koneksi listrik antara sel baterai: pengelasan tab elektroda dan busbar
Skenario aplikasi:
Sambungkan tab elektroda positif dan negatif (tab aluminium positif, tab tembaga negatif) dari sel baterai tunggal dengan busbar di modul untuk membentuk jalur arus.
Kasus tipikal: Pada modul baterai Tesla 4680,strip nikelmenghubungkan tab sel baterai ke busbar baja tahan karat melalui las laser, mendukung arus pelepasan terus menerus hingga 150A.
Peran inti:
Mengurangi resistensi kontak (target < 2mΩ), mengurangi kehilangan energi, dan meningkatkan efisiensi baterai.
Penyebaran kepadatan arus untuk menghindari overheating lokal tab (seperti mengendalikan suhu pada ≤ 80 °C selama pengisian cepat).
2Fiksasi struktur modul dan penyangga tegangan
Skenario aplikasi:
Sebagai bagian penghubung antara sel, posisi sel ditetapkan dengan pengelasan titik atau pengelasan laser,yang umumnya digunakan dalam baterai shell aluminium persegi (seperti modul CATL CTP) dan baterai soft pack (seperti baterai kantong LG New Energy).
Fungsi inti:
Mengasap ekspansi volume sel selama pengisian dan pengurangan (sekitar 10% ~ 15%) untuk mencegah tab dari pecah atau diafragma dari menusuk.
Memberikan dukungan mekanis untuk memastikan stabilitas struktural modul di bawah getaran (seperti mengemudi bergelombang mobil, frekuensi getaran 5 ~ 2000Hz).
3Komponen perlindungan keselamatan: sabuk sekering dan perlindungan overcurrent
Skenario aplikasi:
Dirancang sebagai sabuk nikel fusible (seperti struktur yang tipis atau berongga secara lokal), itu terhubung secara berurutan dalam sirkuit baterai.
Fungsi inti:
Ketika arus melebihi ambang batas (seperti arus sirkuit pendek > 500A), sabuk nikel menyatu sebelum sel, memotong sirkuit, dan mencegah termal lari.
Waktu respons harus dikontrol dalam 10ms, dan resistensi isolasi setelah peleburan harus ≥ 100MΩ untuk memastikan keamanan.
4. Integrasi sistem manajemen termal
Skenario aplikasi:
Sebagai media transfer panas, ia mentransfer panas dari sel baterai ke pelat pendingin air modul atau shell, dan digunakan bersama dengan lemak silikon konduktif termal.
Fungsi inti:
Konduktivitas termal harus ≥90W/(m・K), dan tujuannya adalah untuk mengontrol perbedaan suhu antara sel baterai hingga ≤2 °C untuk menghindari kerusakan kapasitas yang disebabkan oleh pemanasan lokal.
Beberapa strip nikel dirancang sebagai struktur saluran mikro dan tertanam dalam pipa pendingin cair untuk meningkatkan efisiensi disipasi panas (seperti larutan pendingin tidak langsung dari baterai bilah BYD).
5Persyaratan proses dan keandalan
Keakuratan dimensi: toleransi ketebalan ± 5% (seperti 0,1 mm)strip nikeltoleransi ± 0,005mm), toleransi lebar ± 0,1mm, untuk memastikan kemampuan adaptasi peralatan las otomatis.
Kualitas permukaan:
Kerapatan Ra≤1,6μm, hindari burrs menembus diafragma;
Tidak ada warna oksidasi, noda minyak, permukaan las perlu dielektrolisasi dengan paduan nikel-fosfor (kekandelan plating 2 ~ 5μm) untuk meningkatkan keandalan las.
Pelacakan: Nomor batch, komposisi kimia (Ni≥99.5%, kotoran Fe≤0.1%, Cu≤0.05%),dan data sifat mekanik strip nikel harus dicatat untuk memenuhi persyaratan sistem manajemen mutu IATF 16949.
II. Tantangan dan solusi teknis yang khas
1. Permintaan ultra tipis di bawah kepadatan energi yang tinggi
Tantangan: Untuk meningkatkan kepadatan energi dari baterai (target ≥300Wh/kg), ketebalan bateraistrip nikelperlu dikurangi dari 0,15 mm menjadi kurang dari 0,08 mm, tetapi mudah menyebabkan penurunan kekuatan.
Solusi:
Menggunakan proses penggulung dingin + penggilingan untuk meningkatkan kekuatan dan fleksibilitas melalui pemurnian butir (ukuran butir rata-rata ≤10μm).
Mengembangkan pita komposit nikel-graphene. 5% kandungan graphene dapat meningkatkan ketahanan tarik sebesar 30%, sambil mempertahankan konduktivitas di atas 95%.
2. Optimasi disipasi panas dalam skenario pengisian cepat
Tantangan: Selama pengisian ultra-cepat 480kW, suhu titik koneksi pita nikel dapat melebihi 150 °C, yang mengakibatkan oksidasi nikel atau kegagalan sendi solder.
Solusi:
Plating perak (kekandelan 1 ~ 2μm) pada permukaan pita nikel meningkatkan konduktivitas termal hingga 420W / ((m・K), dan efisiensi disipasi panas meningkat sebesar 50%.
Desain struktur pita nikel interdigitated untuk meningkatkan area disipasi panas, dan bekerja sama dengan pendinginan cairan mikro untuk mengurangi suhu hot spot lebih dari 20 °C.
3. Teknologi anti korosi di bawah persyaratan umur panjang
Tantangan: Pada baterai dengan siklus hidup ≥3000 kali, korosi intergranular dapat terjadi ketika pita nikel bersentuhan jangka panjang dengan elektrolit.
Solusi:
Menggunakan teknologi plating nikel vakum untuk membentuk lapisan nikel murni non-porous (kekandelan ≥ 3μm) untuk mencegah penetrasi elektrolit.
Mengembangkan proses peningkatan film pasivasi, meningkatkan ketebalan film NiO dari 5nm menjadi 20nm melalui oksidasi elektrolitik, dan mengurangi tingkat korosi menjadi 0,01μm / tahun.
III. Tren teknologi masa depan
Inovasi material:
Pita nikel nanocrystalline (ukuran butir < 100nm): kekuatan meningkat menjadi 800MPa, sambil mempertahankan elongasi 25%, beradaptasi dengan spesifikasi yang lebih tipis (di bawah 0,05mm).
Pita komposit nikel-karbon nanotube: konduktivitas meningkat menjadi 6,5 × 107 S / m, memenuhi persyaratan impedansi rendah dari platform tegangan tinggi 800V.
Peningkatan proses:
Pengelasan ultrasonik cerdas: pemantauan waktu nyata dari kekuatan pengelasan dan amplitudo melalui algoritma AI, meningkatkan hasil sendi solder dari 95% menjadi 99,5%.
Manufaktur aditifstrip nikel: Pencetakan 3D strip nikel struktur kompleks (seperti saluran disipasi panas spiral) untuk menyesuaikan dengan desain modul baterai berbentuk khusus.
Pembangunan berkelanjutan:
Mengembangkan pita nikel tanpa elektro: menghasilkan lapisan nikel langsung di permukaan substrat tembaga melalui deposisi uap kimia (CVD) untuk mengurangi polusi air limbah.
Meningkatkan sistem daur ulang strip nikel: menggunakan teknologi pemanasan induksi elektromagnetik untuk mencapai pemisahan strip nikel dan sel baterai tanpa kerugian dan tingkat pemulihan bahan target ≥98%.
Ringkasan
Pita nikeladalah komponen inti "tidak terlihat tetapi penting" dalam baterai kendaraan energi baru, dan kinerjanya harus memenuhi persyaratan ketat dari berbagai dimensi seperti listrik, mekanik,dan lingkunganDengan pengembangan platform voltase tinggi 800V, teknologi pengisian cepat, dan baterai solid-state, strip nikel akan diulang ke arah ultra-tipis, kekuatan tinggi,dan integrasi fungsional, dan terus mendukung terobosan dalam teknologi baterai daya. 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.
Pita nikel memainkan fungsi inti seperti koneksi listrik, dukungan struktural, dan perlindungan keselamatan dalam baterai kendaraan energi baru (terutama baterai daya).Kinerja mereka secara langsung mempengaruhi keandalanDi bawah ini adalah analisis rinci dari dua aspek: skenario aplikasi khusus dan persyaratan teknis:
I. Aplikasi khusus pita nikel dalam baterai kendaraan energi baru
1Koneksi listrik antara sel baterai: pengelasan tab elektroda dan busbar
Skenario aplikasi:
Sambungkan tab elektroda positif dan negatif (tab aluminium positif, tab tembaga negatif) dari sel baterai tunggal dengan busbar di modul untuk membentuk jalur arus.
Kasus tipikal: Pada modul baterai Tesla 4680,strip nikelmenghubungkan tab sel baterai ke busbar baja tahan karat melalui las laser, mendukung arus pelepasan terus menerus hingga 150A.
Peran inti:
Mengurangi resistensi kontak (target < 2mΩ), mengurangi kehilangan energi, dan meningkatkan efisiensi baterai.
Penyebaran kepadatan arus untuk menghindari overheating lokal tab (seperti mengendalikan suhu pada ≤ 80 °C selama pengisian cepat).
2Fiksasi struktur modul dan penyangga tegangan
Skenario aplikasi:
Sebagai bagian penghubung antara sel, posisi sel ditetapkan dengan pengelasan titik atau pengelasan laser,yang umumnya digunakan dalam baterai shell aluminium persegi (seperti modul CATL CTP) dan baterai soft pack (seperti baterai kantong LG New Energy).
Fungsi inti:
Mengasap ekspansi volume sel selama pengisian dan pengurangan (sekitar 10% ~ 15%) untuk mencegah tab dari pecah atau diafragma dari menusuk.
Memberikan dukungan mekanis untuk memastikan stabilitas struktural modul di bawah getaran (seperti mengemudi bergelombang mobil, frekuensi getaran 5 ~ 2000Hz).
3Komponen perlindungan keselamatan: sabuk sekering dan perlindungan overcurrent
Skenario aplikasi:
Dirancang sebagai sabuk nikel fusible (seperti struktur yang tipis atau berongga secara lokal), itu terhubung secara berurutan dalam sirkuit baterai.
Fungsi inti:
Ketika arus melebihi ambang batas (seperti arus sirkuit pendek > 500A), sabuk nikel menyatu sebelum sel, memotong sirkuit, dan mencegah termal lari.
Waktu respons harus dikontrol dalam 10ms, dan resistensi isolasi setelah peleburan harus ≥ 100MΩ untuk memastikan keamanan.
4. Integrasi sistem manajemen termal
Skenario aplikasi:
Sebagai media transfer panas, ia mentransfer panas dari sel baterai ke pelat pendingin air modul atau shell, dan digunakan bersama dengan lemak silikon konduktif termal.
Fungsi inti:
Konduktivitas termal harus ≥90W/(m・K), dan tujuannya adalah untuk mengontrol perbedaan suhu antara sel baterai hingga ≤2 °C untuk menghindari kerusakan kapasitas yang disebabkan oleh pemanasan lokal.
Beberapa strip nikel dirancang sebagai struktur saluran mikro dan tertanam dalam pipa pendingin cair untuk meningkatkan efisiensi disipasi panas (seperti larutan pendingin tidak langsung dari baterai bilah BYD).
5Persyaratan proses dan keandalan
Keakuratan dimensi: toleransi ketebalan ± 5% (seperti 0,1 mm)strip nikeltoleransi ± 0,005mm), toleransi lebar ± 0,1mm, untuk memastikan kemampuan adaptasi peralatan las otomatis.
Kualitas permukaan:
Kerapatan Ra≤1,6μm, hindari burrs menembus diafragma;
Tidak ada warna oksidasi, noda minyak, permukaan las perlu dielektrolisasi dengan paduan nikel-fosfor (kekandelan plating 2 ~ 5μm) untuk meningkatkan keandalan las.
Pelacakan: Nomor batch, komposisi kimia (Ni≥99.5%, kotoran Fe≤0.1%, Cu≤0.05%),dan data sifat mekanik strip nikel harus dicatat untuk memenuhi persyaratan sistem manajemen mutu IATF 16949.
II. Tantangan dan solusi teknis yang khas
1. Permintaan ultra tipis di bawah kepadatan energi yang tinggi
Tantangan: Untuk meningkatkan kepadatan energi dari baterai (target ≥300Wh/kg), ketebalan bateraistrip nikelperlu dikurangi dari 0,15 mm menjadi kurang dari 0,08 mm, tetapi mudah menyebabkan penurunan kekuatan.
Solusi:
Menggunakan proses penggulung dingin + penggilingan untuk meningkatkan kekuatan dan fleksibilitas melalui pemurnian butir (ukuran butir rata-rata ≤10μm).
Mengembangkan pita komposit nikel-graphene. 5% kandungan graphene dapat meningkatkan ketahanan tarik sebesar 30%, sambil mempertahankan konduktivitas di atas 95%.
2. Optimasi disipasi panas dalam skenario pengisian cepat
Tantangan: Selama pengisian ultra-cepat 480kW, suhu titik koneksi pita nikel dapat melebihi 150 °C, yang mengakibatkan oksidasi nikel atau kegagalan sendi solder.
Solusi:
Plating perak (kekandelan 1 ~ 2μm) pada permukaan pita nikel meningkatkan konduktivitas termal hingga 420W / ((m・K), dan efisiensi disipasi panas meningkat sebesar 50%.
Desain struktur pita nikel interdigitated untuk meningkatkan area disipasi panas, dan bekerja sama dengan pendinginan cairan mikro untuk mengurangi suhu hot spot lebih dari 20 °C.
3. Teknologi anti korosi di bawah persyaratan umur panjang
Tantangan: Pada baterai dengan siklus hidup ≥3000 kali, korosi intergranular dapat terjadi ketika pita nikel bersentuhan jangka panjang dengan elektrolit.
Solusi:
Menggunakan teknologi plating nikel vakum untuk membentuk lapisan nikel murni non-porous (kekandelan ≥ 3μm) untuk mencegah penetrasi elektrolit.
Mengembangkan proses peningkatan film pasivasi, meningkatkan ketebalan film NiO dari 5nm menjadi 20nm melalui oksidasi elektrolitik, dan mengurangi tingkat korosi menjadi 0,01μm / tahun.
III. Tren teknologi masa depan
Inovasi material:
Pita nikel nanocrystalline (ukuran butir < 100nm): kekuatan meningkat menjadi 800MPa, sambil mempertahankan elongasi 25%, beradaptasi dengan spesifikasi yang lebih tipis (di bawah 0,05mm).
Pita komposit nikel-karbon nanotube: konduktivitas meningkat menjadi 6,5 × 107 S / m, memenuhi persyaratan impedansi rendah dari platform tegangan tinggi 800V.
Peningkatan proses:
Pengelasan ultrasonik cerdas: pemantauan waktu nyata dari kekuatan pengelasan dan amplitudo melalui algoritma AI, meningkatkan hasil sendi solder dari 95% menjadi 99,5%.
Manufaktur aditifstrip nikel: Pencetakan 3D strip nikel struktur kompleks (seperti saluran disipasi panas spiral) untuk menyesuaikan dengan desain modul baterai berbentuk khusus.
Pembangunan berkelanjutan:
Mengembangkan pita nikel tanpa elektro: menghasilkan lapisan nikel langsung di permukaan substrat tembaga melalui deposisi uap kimia (CVD) untuk mengurangi polusi air limbah.
Meningkatkan sistem daur ulang strip nikel: menggunakan teknologi pemanasan induksi elektromagnetik untuk mencapai pemisahan strip nikel dan sel baterai tanpa kerugian dan tingkat pemulihan bahan target ≥98%.
Ringkasan
Pita nikeladalah komponen inti "tidak terlihat tetapi penting" dalam baterai kendaraan energi baru, dan kinerjanya harus memenuhi persyaratan ketat dari berbagai dimensi seperti listrik, mekanik,dan lingkunganDengan pengembangan platform voltase tinggi 800V, teknologi pengisian cepat, dan baterai solid-state, strip nikel akan diulang ke arah ultra-tipis, kekuatan tinggi,dan integrasi fungsional, dan terus mendukung terobosan dalam teknologi baterai daya. 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.
