Peran apa yang dimainkan strip nikel dalam baterai?
Strip nikeldigunakan secara luas dalam pembuatan baterai lithium, yang sangat konsisten dengan sifat fisik dan kimia uniknya dan persyaratan fungsional baterai lithium.Berikut adalah analisis dari dua aspek: alasan utama dan fungsi khusus:
I. Alasan utama untuk pita nikel dalam pembuatan baterai lithium
1Konduktivitas dan stabilitas yang sangat baik
Kinerja konduktif: Konduktivitas nikel murni adalah sekitar 5,9 × 107 S / m (kedua hanya untuk tembaga dan perak),yang dapat memastikan transmisi arus yang efisien di dalam baterai dan mengurangi kehilangan energi.
Stabilitas lingkungan: Selama proses pengisian dan pengurangan baterai lithium (terutama dalam skenario tegangan tinggi dan arus tinggi), fluktuasi resistensistrip nikeladalah kecil, dan tidak mudah menyebabkan kontak yang buruk karena perubahan suhu (-40°C ~ 85°C).
2. ketahanan korosi yang baik dan kompatibilitas kimia
Korosi anti-elektrolit: Elektrolit baterai lithium sebagian besar merupakan larutan karbonat lithium hexafluorophosphate (LiPF6), yang bersifat asam lemah.Film pasivasi nikel oksida (NiO) mudah terbentuk di permukaan pita nikel untuk mencegah korosi lebih lanjut, sedangkan logam seperti besi dan aluminium mudah dikorosi oleh elektrolit.
Tidak ada risiko reaksi kimia: Nikel dan lithium (Li) tidak memiliki reaksi samping yang keras, menghindari kerusakan bahan atau bahaya keamanan (dibandingkan dengan strip tembaga, yang dapat membentuk paduan dengan lithium,menyebabkan kerusakan struktural).
3Kinerja pengolahan yang sangat baik dan daya adaptasi las
Duktilitas: Pita nikel dapat diproses menjadi ketebalan ultra-ipis 0,05 ~ 2 mm dan tidak mudah pecah,cocok untuk tata letak ruang yang kompak dari baterai presisi (seperti baterai soft-pack dan baterai silinder).
Keandalan pengelasan: Pita nikel dan tab (biasanya aluminium atau tembaga) dan cangkang (baja tahan karat / aluminium) dapat dihubungkan dengan kuat melalui las ultrasonik dan las laser,dan kekuatan tarik las dapat mencapai 50 ~ 100MPa, yang jauh lebih tinggi daripada proses pengikat atau perekat tradisional.
4. Keseimbangan antara biaya dan keselamatan
Efektivitas biaya: Meskipun biayanya lebih tinggi daristrip baja berlapis nikel, lebih rendah dari strip tembaga murni, dan kinerja komprehensif (konduktivitas, ketahanan korosi, pengelasan) lebih baik, cocok untuk produksi industri skala besar.
Redundansi keamanan: Pita nikel memiliki tingkat fleksibilitas tertentu yang dapat meredam ekspansi volume baterai selama pengisian dan pengurangan (sekitar 10% ~ 20%),mengurangi risiko pecahnya tab atau sirkuit pendek.
II. Peran khusus pita nikel dalam baterai lithium
1. Koneksi tab dan konduksi arus
Skenario tindakan: Sambungkan tab positif dan negatif dengan sirkuit eksternal (seperti busbar modul baterai) untuk membentuk jalur arus.
Nilai kunci:
Memastikan koneksi impedansi rendah antara tab (foil aluminium positif,foil tembaga negatif) dan konduktor eksternal untuk mengurangi resistensi internal baterai (biasanya meningkatkan resistensi internal dengan < 5mΩ).
Scatter kepadatan arus di tab untuk menghindari pemanasan lokal (seperti ketika debit dengan arus besar, pita nikel dapat mengontrol suhu pada ≤ 60 °C).
2. Dukungan struktural dan pemasangan modul baterai
Skenario tindakan: Sebagai bagian penghubung antara sel-sel dalam modul, tetapkan posisi sel dan kirimkan tegangan mekanik.
Nilai kunci:
Gunakan deformasi elastis strip nikel untuk menyerap energi getaran (seperti benjolan saat mengemudi mobil) dan mengurangi risiko tindikan diafragma yang disebabkan oleh perpindahan sel.
Pita nikel yang sangat tipis (seperti 0,1 mm) dapat cocok dengan permukaan sel, menghemat ruang modul dan meningkatkan kepadatan energi (sekitar 5 ~ 10Wh / L).
3. Perlindungan keselamatan dan bantuan manajemen termal
Perlindungan sekring: Beberapastrip nikeldirancang sebagai struktur yang dapat disambung (seperti area berongga atau tipis). Ketika baterai berada di atas arus (seperti arus sirkuit pendek > 100A), pita nikel akan disambung sebelum sel baterai,Potong sirkuit, dan mencegah termal lari.
Konduktivitas panas dan disipasi panas: Konduktivitas termal strip nikel adalah 90W/(m·K), yang dapat mentransfer panas dari sel baterai ke shell modul atau pelat pendingin air.Saat digunakan dengan lem konduktif termal, ketahanan termal dapat dikurangi sebesar 30% ~ 50%.
4. Kompatibilitas proses dan produksi standar
Adaptasi otomatisasi: Pita nikel dapat terbentuk dengan perforasi dan penggulung kecepatan tinggi dan dapat beradaptasi dengan proses penggulung, laminasi dan proses otomatis lainnya dari jalur produksi baterai lithium,dengan efisiensi produksi 50 ~ 100 buah/menit.
Standar industri terpadu:Produsen baterai lithium utama (seperti CATL dan Panasonic) menggunakan strip nikel sebagai bahan koneksi standar untuk memfasilitasi kolaborasi rantai pasokan dan kontrol kualitas.
III. Tren Masa Depan: Peningkatan Kinerja dan Inovasi Bahan
Ultra tipis dan komposit: Mengembangkan strip nikel dengan ketebalan kurang dari 0,03 mm, atau strip komposit nikel-tembaga-graphene, untuk lebih meningkatkan konduktivitas dan fleksibilitas.
No-plating: Ganti plating nikel tradisional dengan teknologi nano-coating (seperti coating berlian-seperti) untuk mengurangi biaya dan meningkatkan ketahanan korosi.
Daur ulang: Penelitian tentang teknologi pembongkaran yang efisienstrip nikel(seperti pemisahan fraktur rapuh pada suhu rendah), dengan tujuan meningkatkan tingkat pemulihan nikel dari 70% saat ini menjadi lebih dari 95%, sesuai dengan kebutuhan ekonomi sirkular.
Pita nikel masih menjadi "standar emas" dari bahan koneksi baterai lithium dengan keunggulan kinerja komprehensif mereka, dan perannya tidak tergantikan.Karena teknologi baterai berkembang menuju kepadatan energi tinggi dan umur panjang, optimalisasi kinerja dan aplikasi inovatif strip nikel akan terus menjadi fokus industri.
Peran apa yang dimainkan strip nikel dalam baterai?
Strip nikeldigunakan secara luas dalam pembuatan baterai lithium, yang sangat konsisten dengan sifat fisik dan kimia uniknya dan persyaratan fungsional baterai lithium.Berikut adalah analisis dari dua aspek: alasan utama dan fungsi khusus:
I. Alasan utama untuk pita nikel dalam pembuatan baterai lithium
1Konduktivitas dan stabilitas yang sangat baik
Kinerja konduktif: Konduktivitas nikel murni adalah sekitar 5,9 × 107 S / m (kedua hanya untuk tembaga dan perak),yang dapat memastikan transmisi arus yang efisien di dalam baterai dan mengurangi kehilangan energi.
Stabilitas lingkungan: Selama proses pengisian dan pengurangan baterai lithium (terutama dalam skenario tegangan tinggi dan arus tinggi), fluktuasi resistensistrip nikeladalah kecil, dan tidak mudah menyebabkan kontak yang buruk karena perubahan suhu (-40°C ~ 85°C).
2. ketahanan korosi yang baik dan kompatibilitas kimia
Korosi anti-elektrolit: Elektrolit baterai lithium sebagian besar merupakan larutan karbonat lithium hexafluorophosphate (LiPF6), yang bersifat asam lemah.Film pasivasi nikel oksida (NiO) mudah terbentuk di permukaan pita nikel untuk mencegah korosi lebih lanjut, sedangkan logam seperti besi dan aluminium mudah dikorosi oleh elektrolit.
Tidak ada risiko reaksi kimia: Nikel dan lithium (Li) tidak memiliki reaksi samping yang keras, menghindari kerusakan bahan atau bahaya keamanan (dibandingkan dengan strip tembaga, yang dapat membentuk paduan dengan lithium,menyebabkan kerusakan struktural).
3Kinerja pengolahan yang sangat baik dan daya adaptasi las
Duktilitas: Pita nikel dapat diproses menjadi ketebalan ultra-ipis 0,05 ~ 2 mm dan tidak mudah pecah,cocok untuk tata letak ruang yang kompak dari baterai presisi (seperti baterai soft-pack dan baterai silinder).
Keandalan pengelasan: Pita nikel dan tab (biasanya aluminium atau tembaga) dan cangkang (baja tahan karat / aluminium) dapat dihubungkan dengan kuat melalui las ultrasonik dan las laser,dan kekuatan tarik las dapat mencapai 50 ~ 100MPa, yang jauh lebih tinggi daripada proses pengikat atau perekat tradisional.
4. Keseimbangan antara biaya dan keselamatan
Efektivitas biaya: Meskipun biayanya lebih tinggi daristrip baja berlapis nikel, lebih rendah dari strip tembaga murni, dan kinerja komprehensif (konduktivitas, ketahanan korosi, pengelasan) lebih baik, cocok untuk produksi industri skala besar.
Redundansi keamanan: Pita nikel memiliki tingkat fleksibilitas tertentu yang dapat meredam ekspansi volume baterai selama pengisian dan pengurangan (sekitar 10% ~ 20%),mengurangi risiko pecahnya tab atau sirkuit pendek.
II. Peran khusus pita nikel dalam baterai lithium
1. Koneksi tab dan konduksi arus
Skenario tindakan: Sambungkan tab positif dan negatif dengan sirkuit eksternal (seperti busbar modul baterai) untuk membentuk jalur arus.
Nilai kunci:
Memastikan koneksi impedansi rendah antara tab (foil aluminium positif,foil tembaga negatif) dan konduktor eksternal untuk mengurangi resistensi internal baterai (biasanya meningkatkan resistensi internal dengan < 5mΩ).
Scatter kepadatan arus di tab untuk menghindari pemanasan lokal (seperti ketika debit dengan arus besar, pita nikel dapat mengontrol suhu pada ≤ 60 °C).
2. Dukungan struktural dan pemasangan modul baterai
Skenario tindakan: Sebagai bagian penghubung antara sel-sel dalam modul, tetapkan posisi sel dan kirimkan tegangan mekanik.
Nilai kunci:
Gunakan deformasi elastis strip nikel untuk menyerap energi getaran (seperti benjolan saat mengemudi mobil) dan mengurangi risiko tindikan diafragma yang disebabkan oleh perpindahan sel.
Pita nikel yang sangat tipis (seperti 0,1 mm) dapat cocok dengan permukaan sel, menghemat ruang modul dan meningkatkan kepadatan energi (sekitar 5 ~ 10Wh / L).
3. Perlindungan keselamatan dan bantuan manajemen termal
Perlindungan sekring: Beberapastrip nikeldirancang sebagai struktur yang dapat disambung (seperti area berongga atau tipis). Ketika baterai berada di atas arus (seperti arus sirkuit pendek > 100A), pita nikel akan disambung sebelum sel baterai,Potong sirkuit, dan mencegah termal lari.
Konduktivitas panas dan disipasi panas: Konduktivitas termal strip nikel adalah 90W/(m·K), yang dapat mentransfer panas dari sel baterai ke shell modul atau pelat pendingin air.Saat digunakan dengan lem konduktif termal, ketahanan termal dapat dikurangi sebesar 30% ~ 50%.
4. Kompatibilitas proses dan produksi standar
Adaptasi otomatisasi: Pita nikel dapat terbentuk dengan perforasi dan penggulung kecepatan tinggi dan dapat beradaptasi dengan proses penggulung, laminasi dan proses otomatis lainnya dari jalur produksi baterai lithium,dengan efisiensi produksi 50 ~ 100 buah/menit.
Standar industri terpadu:Produsen baterai lithium utama (seperti CATL dan Panasonic) menggunakan strip nikel sebagai bahan koneksi standar untuk memfasilitasi kolaborasi rantai pasokan dan kontrol kualitas.
III. Tren Masa Depan: Peningkatan Kinerja dan Inovasi Bahan
Ultra tipis dan komposit: Mengembangkan strip nikel dengan ketebalan kurang dari 0,03 mm, atau strip komposit nikel-tembaga-graphene, untuk lebih meningkatkan konduktivitas dan fleksibilitas.
No-plating: Ganti plating nikel tradisional dengan teknologi nano-coating (seperti coating berlian-seperti) untuk mengurangi biaya dan meningkatkan ketahanan korosi.
Daur ulang: Penelitian tentang teknologi pembongkaran yang efisienstrip nikel(seperti pemisahan fraktur rapuh pada suhu rendah), dengan tujuan meningkatkan tingkat pemulihan nikel dari 70% saat ini menjadi lebih dari 95%, sesuai dengan kebutuhan ekonomi sirkular.
Pita nikel masih menjadi "standar emas" dari bahan koneksi baterai lithium dengan keunggulan kinerja komprehensif mereka, dan perannya tidak tergantikan.Karena teknologi baterai berkembang menuju kepadatan energi tinggi dan umur panjang, optimalisasi kinerja dan aplikasi inovatif strip nikel akan terus menjadi fokus industri.
