Nickelstreifen erfüllen in den Batterien für neue Energiefahrzeuge (insbesondere Leistungssysteme) zentrale Funktionen wie elektrische Verbindung, strukturelle Unterstützung und Sicherheitsschutz.Ihre Leistung beeinflusst direkt die ZuverlässigkeitHierbei handelt es sich um eine detaillierte Analyse aus zwei Gesichtspunkten: spezifischen Anwendungsszenarien und technischen Anforderungen:
I. Spezifische Anwendung von Nickelstreifen in Batterien für Fahrzeuge mit neuer Energie
1Elektrische Verbindung zwischen Batteriezellen: Schweißen der Elektroden und Schaltstange
Anwendungsszenario:
Verbinden Sie die positiven und negativen Elektroden (positive Aluminium- und negative Kupfer-Tabs) einer einzelnen Batteriezelle mit der Busbar im Modul, um einen Strompfad zu bilden.
Ein typischer Fall: In Teslas 4680 Batteriemodule,mit einer Breite von nicht mehr als 20 mmDie Batteriezellen werden durch Laserschweißen mit einem kontinuierlichen Entladestrom von bis zu 150 A an die Stabstangen aus Edelstahl angeschlossen.
Kernrolle:
Verringerung des Kontaktwiderstands (Ziel < 2mΩ), Verringerung des Energieverlusts und Verbesserung der Batterieeffizienz.
Die Stromdichte wird aufgeteilt, um eine lokale Überhitzung der Tabs zu vermeiden (z. B. bei schneller Aufladung bei einer Temperatur von ≤ 80 °C).
2- Modulstrukturbindung und Spannungspufferung
Anwendungsszenarien:
Als Verbindung zwischen den Zellen wird die Zellposition durch Punktschweißen oder Laserschweißen festgelegt.mit einer Leistung von mehr als 50 W und einer Leistung von mehr als 50 W,.
Kernfunktion:
Absorbieren Sie die Volumenerweiterung der Zelle während des Auf- und Entladens (ca. 10%~15%) um zu verhindern, dass sich die Schachtel bricht oder das Membran durchbricht.
Mechanische Unterstützung zur Gewährleistung der strukturellen Stabilität des Moduls unter Vibrationen (z. B. bei holpriger Fahrt des Fahrzeugs, Vibrationsfrequenz 5~2000Hz).
3- Sicherheitsschutzkomponenten: Sicherungsgürtel und Überstromschutz
Anwendungsszenarien:
Sie ist als verschmelzbarer Nickelgurt (z. B. lokal verdünnte oder ausgehöhlte Struktur) konzipiert und im Batteriekreislauf seriell angeschlossen.
Kernfunktion:
Überschreitet der Strom den Schwellenwert (z. B. Kurzschlussstrom > 500 A), schmilzt der Nickelgurt vor der Zelle, schließt den Stromkreis ab und verhindert den thermischen Ausbruch.
Die Reaktionszeit muss innerhalb von 10 ms kontrolliert werden, und der Isolierwiderstand nach dem Schmelzen muss ≥ 100 MΩ betragen, um die Sicherheit zu gewährleisten.
4. Integration von Wärmebewirtschaftungssystemen
Anwendungsszenarien:
Als Wärmeübertragungsmedium überträgt es die Wärme der Batteriezelle auf die Modulwasserkühlplatte oder -schal und wird in Verbindung mit thermisch leitendem Silikonfett verwendet.
Kernfunktion:
Die Wärmeleitfähigkeit muss ≥ 90 W/m K betragen, wobei das Ziel darin besteht, den Temperaturunterschied zwischen den Batteriezellen auf ≤ 2 °C zu kontrollieren, um Kapazitätsverlust durch lokale Überhitzung zu vermeiden.
Einige Nickelstreifen sind als Mikrokanalstrukturen konzipiert und in flüssige Kühlrohre eingebettet, um die Wärmeabbaueffizienz zu verbessern (z. B. die indirekte Kühllösung von BYD-Klingenbatterien).
5- Anforderungen an die Prozesse und die Zuverlässigkeit
Abmessungsgenauigkeit: Dicke Toleranz ± 5% (z. B. 0,1 mm)NickelstreifenBei der Verwendung von automatischen Schweißgeräten ist ein Schweißvorgang mit einer Breite von ±0,005 mm (Toleranz ±0,005 mm) und einer Breite von ±0,1 mm (Toleranz ±0,1 mm) erforderlich.
Oberflächenqualität:
Raffinität Ra≤1,6 μm, Vermeidung der Durchdringung des Zwerchfells durch Schleudern;
Keine Oxidationsfarbe, keine Ölflecken, die Schweißoberfläche muss mit Nickel-Phosphor-Legierung (Schweißdicke 2~5μm) elektroplattiert werden, um die Schweißsicherheit zu verbessern.
Rückverfolgbarkeit: Chargennummer, chemische Zusammensetzung (Ni≥99,5%, Verunreinigungen Fe≤0,1%, Cu≤0,05%),Daten über die mechanischen Eigenschaften des Nickelbandes müssen erfasst werden, um die Anforderungen des Qualitätsmanagementsystems IATF 16949 zu erfüllen..
II. Typische technische Herausforderungen und Lösungen
1. Ultrafeine Anforderungen unter hoher Energiedichte
Herausforderung: Um die Energiedichte des Batteriepacks zu erhöhen (Zielwert ≥ 300Wh/kg), muss dieNickelstreifenDie Stärken müssen von 0,15 mm auf weniger als 0,08 mm reduziert werden, aber sie können leicht zu einer Verringerung der Festigkeit führen.
Lösung:
Verwendung von Kaltwalzen + Glühen zur Verbesserung der Festigkeit und Duktilität durch Kornveredelung (durchschnittliche Korngröße ≤ 10 μm).
Die Entwicklung von Nickel-Graphen-Verbundband mit einem Graphenanteil von 5% kann die Zugfestigkeit um 30% erhöhen und gleichzeitig die Leitfähigkeit über 95% halten.
2. Optimierung der Wärmeabgabe bei schnellen Ladeszenarien
Herausforderung: Bei einem schnellen Ladevorgang von 480 kW kann die Temperatur des Nickelbandanschlusspunktes 150°C überschreiten, was zu einer Oxidation des Nickels oder zu einem Versagen der Lötverbindungen führen kann.
Lösung:
Silberplattierung (Dicke 1~2μm) auf der Nickelbänderoberfläche erhöht die Wärmeleitfähigkeit auf 420W/(m・K) und erhöht die Wärmeabbaueffizienz um 50%.
Entwerfen Sie eine interdigitierte Nickelbandstruktur, um die Wärmeabflussfläche zu erhöhen, und arbeiten Sie mit der Mikrokanalflüssigkeitskühlung zusammen, um die Hotspot-Temperatur um mehr als 20 °C zu reduzieren.
3. Korrosionsschutztechnik unter langlebigen Anforderungen
Herausforderung: Bei Batterien mit einer Zyklusdauer von ≥ 3000 Mal kann es zu intergranularer Korrosion kommen, wenn das Nickelband langfristig mit dem Elektrolyt in Berührung kommt.
Lösung:
Verwendung der Vakuum-Nickelplattierungstechnologie zur Bildung einer nicht porösen reinen Nickelbeschichtung (Stärke ≥ 3 μm), um Elektrolytdurchdringung zu verhindern.
Entwicklung eines Prozesses zur Verstärkung des Passivationsfilms, Erhöhung der NiO-Filmdicke von 5 nm auf 20 nm durch elektrolytische Oxidation und Verringerung der Korrosionsrate auf 0,01 μm/Jahr.
III. Zukunftstechnische Trends
Materialinnovation:
Nanocrystalline Nickelstreifen (Korngröße < 100 nm): Stärke erhöht auf 800 MPa, wobei die Verlängerung von 25% beibehalten wird und sich an dünnere Spezifikationen (unter 0,05 mm) anpasst.
Nickel-Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Verbundband: die Leitfähigkeit erhöht auf 6,5 × 107 S/m, was den niedrigen Impedanzanforderungen der 800-Volt-Hochspannungsplattform entspricht.
Prozess-Upgrade:
Intelligentes Ultraschallschweißen: Echtzeitüberwachung der Schweißleistung und -amplitude durch KI-Algorithmen, wodurch der Lötgewinn von 95% auf 99,5% erhöht wird.
ZusatzverarbeitungNickelstreifen: 3D-Druck von Nickelstreifen mit komplexen Strukturen (z. B. spiralförmige Wärmeabflusskanäle) zur Anpassung an speziell geformte Batteriemodule.
Nachhaltige Entwicklung:
Entwicklung eines elektrolosen Nickelstreifens: Erzeugung einer Nickelschicht direkt auf der Oberfläche eines Kupfersubstrats durch chemische Dampfdeposition (CVD), um die Verschmutzung von Abwasser zu reduzieren.
Verbesserung des Nickelstreifen-Recyclingsystems: Verwenden Sie elektromagnetische Induktionsheiztechnologie, um eine verlustfreie Trennung von Nickelstreifen und Batteriezelle zu erreichen, wobei die Zielmaterialwiederherstellungsrate ≥ 98% beträgt.
Zusammenfassung
Nickelbänderist ein "unsichtbarer, aber kritischer" Kernbestandteil von Batterien für Fahrzeuge mit neuer Energieversorgung, dessen Leistung den strengen Anforderungen an mehrere Dimensionen wie elektrische, mechanische,und UmweltMit der Entwicklung von 800-Volt-Hochspannungsplattform, ultra-schnellen Ladetechnologie und Solid-State-Batterien wird Nickelstreifen in Richtung ultra-dünner, hochfester,und funktionelle Integration, und weiterhin die Durchbrüche in der Batterietechnologie unterstützen. 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.
Nickelstreifen erfüllen in den Batterien für neue Energiefahrzeuge (insbesondere Leistungssysteme) zentrale Funktionen wie elektrische Verbindung, strukturelle Unterstützung und Sicherheitsschutz.Ihre Leistung beeinflusst direkt die ZuverlässigkeitHierbei handelt es sich um eine detaillierte Analyse aus zwei Gesichtspunkten: spezifischen Anwendungsszenarien und technischen Anforderungen:
I. Spezifische Anwendung von Nickelstreifen in Batterien für Fahrzeuge mit neuer Energie
1Elektrische Verbindung zwischen Batteriezellen: Schweißen der Elektroden und Schaltstange
Anwendungsszenario:
Verbinden Sie die positiven und negativen Elektroden (positive Aluminium- und negative Kupfer-Tabs) einer einzelnen Batteriezelle mit der Busbar im Modul, um einen Strompfad zu bilden.
Ein typischer Fall: In Teslas 4680 Batteriemodule,mit einer Breite von nicht mehr als 20 mmDie Batteriezellen werden durch Laserschweißen mit einem kontinuierlichen Entladestrom von bis zu 150 A an die Stabstangen aus Edelstahl angeschlossen.
Kernrolle:
Verringerung des Kontaktwiderstands (Ziel < 2mΩ), Verringerung des Energieverlusts und Verbesserung der Batterieeffizienz.
Die Stromdichte wird aufgeteilt, um eine lokale Überhitzung der Tabs zu vermeiden (z. B. bei schneller Aufladung bei einer Temperatur von ≤ 80 °C).
2- Modulstrukturbindung und Spannungspufferung
Anwendungsszenarien:
Als Verbindung zwischen den Zellen wird die Zellposition durch Punktschweißen oder Laserschweißen festgelegt.mit einer Leistung von mehr als 50 W und einer Leistung von mehr als 50 W,.
Kernfunktion:
Absorbieren Sie die Volumenerweiterung der Zelle während des Auf- und Entladens (ca. 10%~15%) um zu verhindern, dass sich die Schachtel bricht oder das Membran durchbricht.
Mechanische Unterstützung zur Gewährleistung der strukturellen Stabilität des Moduls unter Vibrationen (z. B. bei holpriger Fahrt des Fahrzeugs, Vibrationsfrequenz 5~2000Hz).
3- Sicherheitsschutzkomponenten: Sicherungsgürtel und Überstromschutz
Anwendungsszenarien:
Sie ist als verschmelzbarer Nickelgurt (z. B. lokal verdünnte oder ausgehöhlte Struktur) konzipiert und im Batteriekreislauf seriell angeschlossen.
Kernfunktion:
Überschreitet der Strom den Schwellenwert (z. B. Kurzschlussstrom > 500 A), schmilzt der Nickelgurt vor der Zelle, schließt den Stromkreis ab und verhindert den thermischen Ausbruch.
Die Reaktionszeit muss innerhalb von 10 ms kontrolliert werden, und der Isolierwiderstand nach dem Schmelzen muss ≥ 100 MΩ betragen, um die Sicherheit zu gewährleisten.
4. Integration von Wärmebewirtschaftungssystemen
Anwendungsszenarien:
Als Wärmeübertragungsmedium überträgt es die Wärme der Batteriezelle auf die Modulwasserkühlplatte oder -schal und wird in Verbindung mit thermisch leitendem Silikonfett verwendet.
Kernfunktion:
Die Wärmeleitfähigkeit muss ≥ 90 W/m K betragen, wobei das Ziel darin besteht, den Temperaturunterschied zwischen den Batteriezellen auf ≤ 2 °C zu kontrollieren, um Kapazitätsverlust durch lokale Überhitzung zu vermeiden.
Einige Nickelstreifen sind als Mikrokanalstrukturen konzipiert und in flüssige Kühlrohre eingebettet, um die Wärmeabbaueffizienz zu verbessern (z. B. die indirekte Kühllösung von BYD-Klingenbatterien).
5- Anforderungen an die Prozesse und die Zuverlässigkeit
Abmessungsgenauigkeit: Dicke Toleranz ± 5% (z. B. 0,1 mm)NickelstreifenBei der Verwendung von automatischen Schweißgeräten ist ein Schweißvorgang mit einer Breite von ±0,005 mm (Toleranz ±0,005 mm) und einer Breite von ±0,1 mm (Toleranz ±0,1 mm) erforderlich.
Oberflächenqualität:
Raffinität Ra≤1,6 μm, Vermeidung der Durchdringung des Zwerchfells durch Schleudern;
Keine Oxidationsfarbe, keine Ölflecken, die Schweißoberfläche muss mit Nickel-Phosphor-Legierung (Schweißdicke 2~5μm) elektroplattiert werden, um die Schweißsicherheit zu verbessern.
Rückverfolgbarkeit: Chargennummer, chemische Zusammensetzung (Ni≥99,5%, Verunreinigungen Fe≤0,1%, Cu≤0,05%),Daten über die mechanischen Eigenschaften des Nickelbandes müssen erfasst werden, um die Anforderungen des Qualitätsmanagementsystems IATF 16949 zu erfüllen..
II. Typische technische Herausforderungen und Lösungen
1. Ultrafeine Anforderungen unter hoher Energiedichte
Herausforderung: Um die Energiedichte des Batteriepacks zu erhöhen (Zielwert ≥ 300Wh/kg), muss dieNickelstreifenDie Stärken müssen von 0,15 mm auf weniger als 0,08 mm reduziert werden, aber sie können leicht zu einer Verringerung der Festigkeit führen.
Lösung:
Verwendung von Kaltwalzen + Glühen zur Verbesserung der Festigkeit und Duktilität durch Kornveredelung (durchschnittliche Korngröße ≤ 10 μm).
Die Entwicklung von Nickel-Graphen-Verbundband mit einem Graphenanteil von 5% kann die Zugfestigkeit um 30% erhöhen und gleichzeitig die Leitfähigkeit über 95% halten.
2. Optimierung der Wärmeabgabe bei schnellen Ladeszenarien
Herausforderung: Bei einem schnellen Ladevorgang von 480 kW kann die Temperatur des Nickelbandanschlusspunktes 150°C überschreiten, was zu einer Oxidation des Nickels oder zu einem Versagen der Lötverbindungen führen kann.
Lösung:
Silberplattierung (Dicke 1~2μm) auf der Nickelbänderoberfläche erhöht die Wärmeleitfähigkeit auf 420W/(m・K) und erhöht die Wärmeabbaueffizienz um 50%.
Entwerfen Sie eine interdigitierte Nickelbandstruktur, um die Wärmeabflussfläche zu erhöhen, und arbeiten Sie mit der Mikrokanalflüssigkeitskühlung zusammen, um die Hotspot-Temperatur um mehr als 20 °C zu reduzieren.
3. Korrosionsschutztechnik unter langlebigen Anforderungen
Herausforderung: Bei Batterien mit einer Zyklusdauer von ≥ 3000 Mal kann es zu intergranularer Korrosion kommen, wenn das Nickelband langfristig mit dem Elektrolyt in Berührung kommt.
Lösung:
Verwendung der Vakuum-Nickelplattierungstechnologie zur Bildung einer nicht porösen reinen Nickelbeschichtung (Stärke ≥ 3 μm), um Elektrolytdurchdringung zu verhindern.
Entwicklung eines Prozesses zur Verstärkung des Passivationsfilms, Erhöhung der NiO-Filmdicke von 5 nm auf 20 nm durch elektrolytische Oxidation und Verringerung der Korrosionsrate auf 0,01 μm/Jahr.
III. Zukunftstechnische Trends
Materialinnovation:
Nanocrystalline Nickelstreifen (Korngröße < 100 nm): Stärke erhöht auf 800 MPa, wobei die Verlängerung von 25% beibehalten wird und sich an dünnere Spezifikationen (unter 0,05 mm) anpasst.
Nickel-Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Verbundband: die Leitfähigkeit erhöht auf 6,5 × 107 S/m, was den niedrigen Impedanzanforderungen der 800-Volt-Hochspannungsplattform entspricht.
Prozess-Upgrade:
Intelligentes Ultraschallschweißen: Echtzeitüberwachung der Schweißleistung und -amplitude durch KI-Algorithmen, wodurch der Lötgewinn von 95% auf 99,5% erhöht wird.
ZusatzverarbeitungNickelstreifen: 3D-Druck von Nickelstreifen mit komplexen Strukturen (z. B. spiralförmige Wärmeabflusskanäle) zur Anpassung an speziell geformte Batteriemodule.
Nachhaltige Entwicklung:
Entwicklung eines elektrolosen Nickelstreifens: Erzeugung einer Nickelschicht direkt auf der Oberfläche eines Kupfersubstrats durch chemische Dampfdeposition (CVD), um die Verschmutzung von Abwasser zu reduzieren.
Verbesserung des Nickelstreifen-Recyclingsystems: Verwenden Sie elektromagnetische Induktionsheiztechnologie, um eine verlustfreie Trennung von Nickelstreifen und Batteriezelle zu erreichen, wobei die Zielmaterialwiederherstellungsrate ≥ 98% beträgt.
Zusammenfassung
Nickelbänderist ein "unsichtbarer, aber kritischer" Kernbestandteil von Batterien für Fahrzeuge mit neuer Energieversorgung, dessen Leistung den strengen Anforderungen an mehrere Dimensionen wie elektrische, mechanische,und UmweltMit der Entwicklung von 800-Volt-Hochspannungsplattform, ultra-schnellen Ladetechnologie und Solid-State-Batterien wird Nickelstreifen in Richtung ultra-dünner, hochfester,und funktionelle Integration, und weiterhin die Durchbrüche in der Batterietechnologie unterstützen. 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.
