¿Qué papel juega la tira de níquel en una batería?
Las demás:Se utilizan ampliamente en la fabricación de baterías de litio, lo que es muy consistente con sus propiedades físicas y químicas únicas y con los requisitos funcionales de las baterías de litio.El siguiente es un análisis de dos aspectos: razones fundamentales y funciones específicas:
I. Las principales razones de las tiras de níquel en la fabricación de baterías de litio
1Excelente conductividad y estabilidad
Rendimiento conductor: La conductividad del níquel puro es de aproximadamente 5,9 × 107 S / m (segundo sólo al cobre y la plata),que puede garantizar una transmisión eficiente de corriente dentro de la batería y reducir la pérdida de energía.
Estabilidad medioambiental: durante el proceso de carga y descarga de las baterías de litio (especialmente en escenarios de alto voltaje y de alta corriente), la fluctuación de la resistencia de las baterías de litio se reduce en un mínimo de dos veces.bandas de níquelEs pequeño, y no es fácil causar un mal contacto debido a los cambios de temperatura (-40°C~85°C).
2Buena resistencia a la corrosión y compatibilidad química
Corrosión antielectrolítica: El electrolito de las baterías de litio es principalmente una solución carbonatada de hexafluorofosfato de litio (LiPF6), que es débilmente ácido.Una película de pasivación de óxido de níquel (NiO) se forma fácilmente en la superficie de las tiras de níquel para evitar una mayor corrosión, mientras que los metales como el hierro y el aluminio se corroe fácilmente por los electrolitos.
No hay riesgo de reacción química: el níquel y el litio (Li) no presentan reacciones secundarias violentas, evitando fallas en el material o riesgos de seguridad (en comparación con las tiras de cobre, que pueden formar aleaciones con litio,causando daños estructurales).
3Excelente rendimiento de procesamiento y adaptabilidad a la soldadura
Duxtilidad: las tiras de níquel se pueden procesar hasta un grosor ultra delgado de 0,05 ~ 2 mm y no son fáciles de romper,con una capacidad de carga de más de 300 W,.
Confiabilidad de la soldadura: las tiras y las fichas de níquel (generalmente de aluminio o cobre) y las cáscaras (acero inoxidable/aluminio) se pueden conectar firmemente mediante soldadura por ultrasonido y soldadura por láser,y la resistencia a la tracción de la soldadura puede alcanzar 50~100MPa, que es mucho mayor que los procesos tradicionales de remachado o pegado.
4Equilibrio entre coste y seguridad
Eficacia en relación con los costes: aunque el coste es superior albandas de acero niqueladas, es inferior a las tiras de cobre puro, y el rendimiento integral (conductividad, resistencia a la corrosión, soldadura) es mejor, adecuado para la producción industrial a gran escala.
Redundancia de seguridad: las tiras de níquel tienen un cierto grado de flexibilidad, lo que puede amortiguar la expansión del volumen de la batería durante la carga y descarga (aproximadamente 10% ~ 20%),reducción del riesgo de rotura de la pestaña o cortocircuito.
II. El papel específico de las tiras de níquel en las baterías de litio
1. Conexión de tab y conducción de corriente
Escenario de acción: conecte las pestañas positivas y negativas con el circuito externo (como la barra de bus del módulo de la batería) para formar una trayectoria de corriente.
Valor clave:
Asegurar la conexión de baja impedancia entre las pestañas (papel de aluminio positivo,papel de cobre negativo) y el conductor externo para reducir la resistencia interna de la batería (generalmente aumenta la resistencia interna en < 5mΩ).
Se dispersará la densidad de corriente en las pestañas para evitar el sobrecalentamiento local (por ejemplo, cuando se descarga con una gran corriente, la cinta de níquel puede controlar la temperatura a ≤ 60 °C).
2Apoyo estructural y fijación de módulos de baterías
Escenario de acción: como pieza de conexión entre las células del módulo, fijar la posición de las células y transmitir la tensión mecánica.
Valor clave:
Utilice la deformación elástica de la tira de níquel para absorber la energía de las vibraciones (como golpes durante la conducción del automóvil) y reducir el riesgo de punción del diafragma causada por el desplazamiento de las células.
Las tiras de níquel ultra delgadas (como 0,1 mm) pueden ajustarse estrechamente a la superficie de la célula, ahorrando espacio en el módulo y aumentando la densidad de energía (aproximadamente 5 ~ 10Wh / L).
3- Protección de la seguridad y asistencia para la gestión térmica
Protección de fusibles: Algunosbandas de níquelestán diseñadas como estructuras fusibles (como zonas huecas o delgadas); cuando la batería está sobrealimentada (como corriente de cortocircuito > 100A), la tira de níquel se fusiona antes que la célula de la batería,Corta el circuito., y evitar la fuga térmica.
Conducción térmica y disipación de calor: La conductividad térmica de la cinta de níquel es de 90 W/ ((m·K), lo que puede transferir el calor de la célula de la batería a la cubierta del módulo o a la placa de enfriamiento por agua.Cuando se utilice con pegamento conductor térmico, la resistencia térmica puede reducirse en un 30%~50%.
4Compatibilidad de procesos y producción estandarizada
Adaptación a la automatización: las tiras de níquel se pueden formar perforando y laminando a alta velocidad y pueden adaptarse al enrollamiento, la laminación y otros procesos automatizados de las líneas de producción de baterías de litio,con una eficiencia de producción de 50 a 100 piezas/minuto.
Normas industriales unificadas:Los principales fabricantes de baterías de litio (como CATL y Panasonic) utilizan tiras de níquel como materiales de conexión estándar para facilitar la colaboración en la cadena de suministro y el control de calidad.
III. Tendencias futuras: mejora del rendimiento y innovación de los materiales
Ultra delgadas y compuestas: Desarrollar tiras de níquel con un grosor inferior a 0,03 mm, o tiras compuestas de níquel-cobre-grafeno, para mejorar aún más la conductividad y la flexibilidad.
Sin recubrimiento: sustituir el recubrimiento tradicional de níquel por tecnología de recubrimiento nano (como recubrimiento similar al diamante) para reducir los costes y mejorar la resistencia a la corrosión.
Reciclaje: Investigación sobre tecnología de desmontaje eficiente debandas de níquelEl objetivo de la medida es aumentar la capacidad de recuperación del níquel del 70% actual a más del 95%, en consonancia con las necesidades de la economía circular.
Las tiras de níquel siguen siendo el "estándar de oro" de los materiales de conexión de baterías de litio con sus ventajas de rendimiento integrales, y su papel es insustituible.A medida que la tecnología de las baterías se desarrolla hacia una alta densidad de energía y una larga vida útil, la optimización del rendimiento y la aplicación innovadora de las tiras de níquel seguirán siendo el foco de la industria.
¿Qué papel juega la tira de níquel en una batería?
Las demás:Se utilizan ampliamente en la fabricación de baterías de litio, lo que es muy consistente con sus propiedades físicas y químicas únicas y con los requisitos funcionales de las baterías de litio.El siguiente es un análisis de dos aspectos: razones fundamentales y funciones específicas:
I. Las principales razones de las tiras de níquel en la fabricación de baterías de litio
1Excelente conductividad y estabilidad
Rendimiento conductor: La conductividad del níquel puro es de aproximadamente 5,9 × 107 S / m (segundo sólo al cobre y la plata),que puede garantizar una transmisión eficiente de corriente dentro de la batería y reducir la pérdida de energía.
Estabilidad medioambiental: durante el proceso de carga y descarga de las baterías de litio (especialmente en escenarios de alto voltaje y de alta corriente), la fluctuación de la resistencia de las baterías de litio se reduce en un mínimo de dos veces.bandas de níquelEs pequeño, y no es fácil causar un mal contacto debido a los cambios de temperatura (-40°C~85°C).
2Buena resistencia a la corrosión y compatibilidad química
Corrosión antielectrolítica: El electrolito de las baterías de litio es principalmente una solución carbonatada de hexafluorofosfato de litio (LiPF6), que es débilmente ácido.Una película de pasivación de óxido de níquel (NiO) se forma fácilmente en la superficie de las tiras de níquel para evitar una mayor corrosión, mientras que los metales como el hierro y el aluminio se corroe fácilmente por los electrolitos.
No hay riesgo de reacción química: el níquel y el litio (Li) no presentan reacciones secundarias violentas, evitando fallas en el material o riesgos de seguridad (en comparación con las tiras de cobre, que pueden formar aleaciones con litio,causando daños estructurales).
3Excelente rendimiento de procesamiento y adaptabilidad a la soldadura
Duxtilidad: las tiras de níquel se pueden procesar hasta un grosor ultra delgado de 0,05 ~ 2 mm y no son fáciles de romper,con una capacidad de carga de más de 300 W,.
Confiabilidad de la soldadura: las tiras y las fichas de níquel (generalmente de aluminio o cobre) y las cáscaras (acero inoxidable/aluminio) se pueden conectar firmemente mediante soldadura por ultrasonido y soldadura por láser,y la resistencia a la tracción de la soldadura puede alcanzar 50~100MPa, que es mucho mayor que los procesos tradicionales de remachado o pegado.
4Equilibrio entre coste y seguridad
Eficacia en relación con los costes: aunque el coste es superior albandas de acero niqueladas, es inferior a las tiras de cobre puro, y el rendimiento integral (conductividad, resistencia a la corrosión, soldadura) es mejor, adecuado para la producción industrial a gran escala.
Redundancia de seguridad: las tiras de níquel tienen un cierto grado de flexibilidad, lo que puede amortiguar la expansión del volumen de la batería durante la carga y descarga (aproximadamente 10% ~ 20%),reducción del riesgo de rotura de la pestaña o cortocircuito.
II. El papel específico de las tiras de níquel en las baterías de litio
1. Conexión de tab y conducción de corriente
Escenario de acción: conecte las pestañas positivas y negativas con el circuito externo (como la barra de bus del módulo de la batería) para formar una trayectoria de corriente.
Valor clave:
Asegurar la conexión de baja impedancia entre las pestañas (papel de aluminio positivo,papel de cobre negativo) y el conductor externo para reducir la resistencia interna de la batería (generalmente aumenta la resistencia interna en < 5mΩ).
Se dispersará la densidad de corriente en las pestañas para evitar el sobrecalentamiento local (por ejemplo, cuando se descarga con una gran corriente, la cinta de níquel puede controlar la temperatura a ≤ 60 °C).
2Apoyo estructural y fijación de módulos de baterías
Escenario de acción: como pieza de conexión entre las células del módulo, fijar la posición de las células y transmitir la tensión mecánica.
Valor clave:
Utilice la deformación elástica de la tira de níquel para absorber la energía de las vibraciones (como golpes durante la conducción del automóvil) y reducir el riesgo de punción del diafragma causada por el desplazamiento de las células.
Las tiras de níquel ultra delgadas (como 0,1 mm) pueden ajustarse estrechamente a la superficie de la célula, ahorrando espacio en el módulo y aumentando la densidad de energía (aproximadamente 5 ~ 10Wh / L).
3- Protección de la seguridad y asistencia para la gestión térmica
Protección de fusibles: Algunosbandas de níquelestán diseñadas como estructuras fusibles (como zonas huecas o delgadas); cuando la batería está sobrealimentada (como corriente de cortocircuito > 100A), la tira de níquel se fusiona antes que la célula de la batería,Corta el circuito., y evitar la fuga térmica.
Conducción térmica y disipación de calor: La conductividad térmica de la cinta de níquel es de 90 W/ ((m·K), lo que puede transferir el calor de la célula de la batería a la cubierta del módulo o a la placa de enfriamiento por agua.Cuando se utilice con pegamento conductor térmico, la resistencia térmica puede reducirse en un 30%~50%.
4Compatibilidad de procesos y producción estandarizada
Adaptación a la automatización: las tiras de níquel se pueden formar perforando y laminando a alta velocidad y pueden adaptarse al enrollamiento, la laminación y otros procesos automatizados de las líneas de producción de baterías de litio,con una eficiencia de producción de 50 a 100 piezas/minuto.
Normas industriales unificadas:Los principales fabricantes de baterías de litio (como CATL y Panasonic) utilizan tiras de níquel como materiales de conexión estándar para facilitar la colaboración en la cadena de suministro y el control de calidad.
III. Tendencias futuras: mejora del rendimiento y innovación de los materiales
Ultra delgadas y compuestas: Desarrollar tiras de níquel con un grosor inferior a 0,03 mm, o tiras compuestas de níquel-cobre-grafeno, para mejorar aún más la conductividad y la flexibilidad.
Sin recubrimiento: sustituir el recubrimiento tradicional de níquel por tecnología de recubrimiento nano (como recubrimiento similar al diamante) para reducir los costes y mejorar la resistencia a la corrosión.
Reciclaje: Investigación sobre tecnología de desmontaje eficiente debandas de níquelEl objetivo de la medida es aumentar la capacidad de recuperación del níquel del 70% actual a más del 95%, en consonancia con las necesidades de la economía circular.
Las tiras de níquel siguen siendo el "estándar de oro" de los materiales de conexión de baterías de litio con sus ventajas de rendimiento integrales, y su papel es insustituible.A medida que la tecnología de las baterías se desarrolla hacia una alta densidad de energía y una larga vida útil, la optimización del rendimiento y la aplicación innovadora de las tiras de níquel seguirán siendo el foco de la industria.
