Ποια είναι η ειδική εφαρμογή της ταινίας νικελίου στις μπαταρίες των οχημάτων νέας ενέργειας;

Ποιες είναι οι τεχνικές απαιτήσεις για την ταινία νικελίου;

Οι ταινίες νικελίου διαδραματίζουν βασικές λειτουργίες, όπως η ηλεκτρική σύνδεση, η δομική υποστήριξη και η προστασία της ασφάλειας στις μπαταρίες των οχημάτων νέας ενέργειας (ειδικά στις μπαταρίες ισχύος).Η απόδοσή τους επηρεάζει άμεσα την αξιοπιστίαΗ παρακάτω ανάλυση περιγράφει λεπτομερώς δύο πτυχές: ειδικά σενάρια εφαρμογής και τεχνικές απαιτήσεις:

Ι. Ειδική εφαρμογή των λωρίδων νικελίου στις μπαταρίες των οχημάτων νέας ενέργειας

1Ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ των κυψελών μπαταρίας: συγκόλληση ηλεκτροδίων και μπάρα

Σενάριο εφαρμογής:
Συνδέστε τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια (θετικά ηλεκτρόδια αλουμινίου, αρνητικά ηλεκτρόδια χαλκού) ενός ενιαίου κυψελού μπαταρίας με την μπάρα διακυβέρνησης της μονάδας για να σχηματίσουν πορεία ρεύματος.

Τυπική περίπτωση: Στην μπαταρία 4680 της Tesla, οι ταινίες νικελίου συνδέουν τις καρτέλες των κυψελών της μπαταρίας με τις μπάρες του ατσάλινου σιδηροτροχίου μέσω συγκόλλησης με λέιζερ, υποστηρίζοντας ένα συνεχές ρεύμα έκρηξης έως και 150A.

Βασικός ρόλος:
Μείωση της αντίστασης επαφής (στόχος < 2mΩ), μείωση της απώλειας ενέργειας και βελτίωση της απόδοσης της μπαταρίας.

Διασκορπίζεται η πυκνότητα ρεύματος για να αποφεύγεται η τοπική υπερθέρμανση των καρτών (όπως ο έλεγχος της θερμοκρασίας σε ≤ 80 °C κατά την ταχεία φόρτιση).

2- Εγκατάσταση δομής μονάδας και αποθήκευση τάσεων
Σενάρια εφαρμογής:
Ως σύνδεσμος μεταξύ των κυψελών, η θέση των κυψελών καθορίζεται με τοπική συγκόλληση ή συγκόλληση με λέιζερ,που χρησιμοποιείται συνήθως σε τετράγωνες μπαταρίες αλουμινίου (όπως οι μονάδες CATL CTP) και μπαταρίες μαλακών συσκευασιών (όπως οι μπαταρίες LG New Energy pouch).
Βασική λειτουργία:
Απορροφεί την επέκταση του όγκου του κυψελού κατά τη διάρκεια της φόρτισης και της εκφόρτισης (περίπου 10% ~ 15%) για να αποφευχθεί η ρήξη της καρτέλας ή η τρύπα του διαφράγματος.
Παροχή μηχανικής υποστήριξης για τη διασφάλιση της δομικής σταθερότητας της μονάδας υπό δονήσεις (όπως η αδιέξοδη οδήγηση του αυτοκινήτου, συχνότητα δονήσεων 5~2000Hz).

3Συστατικά προστασίας ασφαλείας: ζώνη ασφαλείας και προστασία από υπερστροφή
Σενάρια εφαρμογής:
Σχεδιασμένο ως σύνδεσμη ζώνη νικελίου (όπως μια τοπικά αραιωμένη ή κούφια δομή), συνδέεται σε σειρά στο κύκλωμα της μπαταρίας.
Βασική λειτουργία:
Όταν το ρεύμα υπερβαίνει το κατώτατο όριο (όπως το ρεύμα βραχυκυκλώματος > 500A), η ζώνη νικελίου συγχωνεύεται πριν από το κύτταρο, αποκόπτει το κύκλωμα και εμποδίζει τη θερμική απόδραση.
Ο χρόνος απόκρισης πρέπει να ελέγχεται εντός 10 ms και η αντίσταση μόνωσης μετά το λιώσιμο πρέπει να είναι ≥ 100MΩ για να εξασφαλίζεται η ασφάλεια.

4Ενσωμάτωση συστήματος διαχείρισης θερμότητας
Σενάρια εφαρμογής:
Ως μέσο μεταφοράς θερμότητας, μεταφέρει τη θερμότητα του κυψελού της μπαταρίας στην πλάκα ψύξης νερού ή το κέλυφος του μοντέλου και χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με θερμικά αγωγό λίπος σιλικόνης.
Βασική λειτουργία:
Η θερμική αγωγιμότητα πρέπει να είναι ≥ 90W/(m・K), και ο στόχος είναι να ελέγχεται η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των κυψελών της μπαταρίας σε ≤ 2 °C για την αποφυγή της αποσύνθεσης της χωρητικότητας που προκαλείται από τοπική υπερθέρμανση.
Ορισμένες λωρίδες νικελίου είναι σχεδιασμένες ως δομές μικροκαναλιών και ενσωματώνονται σε σωλήνες ψύξης υγρού για τη βελτίωση της απόδοσης της αποβολής θερμότητας (όπως το διάλυμα έμμεσης ψύξης των μπαταριών BYD).

5Απαιτήσεις διαδικασίας και αξιοπιστίας
Ακριβότητα των διαστάσεων: ανοχή πάχους ± 5% (όπως ανοχή ζώνης νικελίου 0,1 mm ± 0,005 mm), ανοχή πλάτους ± 0,1 mm, για να εξασφαλιστεί η προσαρμοστικότητα του αυτοματοποιημένου εξοπλισμού συγκόλλησης.
Ποιότητα επιφάνειας:
Δυνατότητα εκτόξευσης:
Χωρίς χρώμα οξείδωσης, λεκέδες ελαίου, η επιφάνεια συγκόλλησης πρέπει να ηλεκτροπλασθεί με κράμα νικελίου-φωσφόρου (δυναμικότητα 2~5μm) για τη βελτίωση της αξιοπιστίας της συγκόλλησης.
ιχνηλασιμότητα: αριθμός παρτίδας, χημική σύνθεση (Ni ≥ 99,5%, προσμείξεις Fe ≤ 0,1%, Cu ≤ 0,05%),Τα δεδομένα για τις μηχανικές ιδιότητες της ταινίας νικελίου πρέπει να καταγράφονται για να πληρούνται οι απαιτήσεις του συστήματος διαχείρισης ποιότητας IATF 16949.

ΙΙ. Τυπικές τεχνικές προκλήσεις και λύσεις
1. Απαιτήσεις υπέρ λεπτών υπό υψηλή ενεργειακή πυκνότητα
Πρόκληση: Για να αυξηθεί η ενεργειακή πυκνότητα της μπαταρίας (στόχος ≥ 300Wh/kg), το πάχος της ταινίας νικελίου πρέπει να μειωθεί από 0,15 mm σε λιγότερο από 0,08 mm,αλλά είναι εύκολο να προκαλέσει μείωση της δύναμης.
Λύση:
Χρησιμοποιείται διαδικασία ψυχρού κυλίνδρου + αναψίματος για τη βελτίωση της αντοχής και της ευκαμψίας μέσω της επεξεργασίας των κόκκων (μέσο μέγεθος κόκκων ≤ 10μm).
Η περιεκτικότητα σε 5% γραφένιο μπορεί να αυξήσει την αντοχή σε έλξη κατά 30%, διατηρώντας παράλληλα την αγωγιμότητα πάνω από 95%.
2. Βελτιστοποίηση της διάσπασης θερμότητας σε σενάρια ταχείας φόρτισης
Πρόκληση: Κατά τη διάρκεια της υπερ-ταχείας φόρτισης 480 kW, η θερμοκρασία του σημείου σύνδεσης της ταινίας νικελίου μπορεί να υπερβαίνει τους 150 °C, με αποτέλεσμα την οξείδωση του νικελίου ή την αποτυχία των αρθρώσεων συγκόλλησης.
Λύση:
Η ασημένια επικάλυψη ( πάχος 1 ~ 2μm) στην επιφάνεια της ταινίας νικελίου αυξάνει τη θερμική αγωγιμότητα σε 420W/ ((m・K), και η απόδοση διάσπασης θερμότητας αυξάνεται κατά 50%.
Σχεδίαση διασταυρωμένης δομής νικελικής ταινίας για την αύξηση της περιοχής διάσπασης θερμότητας και συνεργασία με ψύξη υγρού μικροκαναλιού για τη μείωση της θερμοκρασίας του θερμού σημείου κατά περισσότερο από 20 °C.
3Τεχνολογία κατά της διάβρωσης υπό τις απαιτήσεις μακράς ζωής
Πρόκληση: Σε μπαταρίες με διάρκεια κύκλου ≥3000 φορές, μπορεί να εμφανιστεί διασωματική διάβρωση όταν η ταινία νικελίου βρίσκεται σε μακροχρόνια επαφή με τον ηλεκτρολύτη.
Λύση:
Χρησιμοποιείται τεχνολογία νικελίου κενού για τη δημιουργία μη πορώδους καθαρής επικάλυψης από νικέλιο (δυναμικότητα ≥ 3μm) για την αποτροπή της διείσδυσης ηλεκτρολυτών.
Ανάπτυξη μιας διαδικασίας βελτίωσης του φιλμ παθητικοποίησης, αύξηση του πάχους του φιλμ NiO από 5 nm σε 20 nm μέσω ηλεκτρολυτικής οξείδωσης και μείωση του ρυθμού διάβρωσης σε 0,01 μm / έτος.

III. Μελλοντικές τεχνολογικές τάσεις
Ενεργειακή καινοτομία
Νανοκρυσταλλική λωρίδα νικελίου (μεγέθος κόκκου < 100nm): αντοχή αυξημένη σε 800MPa, διατηρώντας παράλληλα 25% επιμήκυνση, προσαρμοζόμενη σε λεπτότερες προδιαγραφές (κάτω των 0,05 mm).
Τρίχωμα σύνθετων νανοσωλήνων νικελίου-ανθρακούχου: η αγωγιμότητα αυξήθηκε σε 6,5 × 107 S / m, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις χαμηλής αντίστασης της πλατφόρμας υψηλής τάσης 800V.
Αναβάθμιση διαδικασίας:
Έξυπνη υπερηχητική συγκόλληση: παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της ισχύος συγκόλλησης και του εύρους μέσω αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης, αυξάνοντας την απόδοση των συγκόλλησεων συγκόλλησης από 95% σε 99,5%.
Αντικειμενική κατασκευή λωρίδας νικελίου: 3D εκτύπωση λωρίδων νικελίου πολύπλοκης δομής (όπως σπειροειδείς κανάλια διάσπασης θερμότητας) για προσαρμογή σε ειδικά σχηματισμένα σχέδια μονάδων μπαταρίας.
Βιώσιμη ανάπτυξη:
Ανάπτυξη λωρίδας νικελίου χωρίς ηλεκτρικό: δημιουργία στρώματος νικελίου απευθείας στην επιφάνεια του υποστρώματος χαλκού μέσω χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD) για τη μείωση της ρύπανσης των λυμάτων.
Βελτίωση του συστήματος ανακύκλωσης της ταινίας νικελίου: χρήση τεχνολογίας ηλεκτρομαγνητικής θέρμανσης με επαγωγή για την επίτευξη χωρισμού χωρίς απώλειες της ταινίας νικελίου και της κυψέλης της μπαταρίας και το ποσοστό ανάκτησης του στόχου υλικού είναι ≥98%.
Σύνοψη
Η λωρίδα νικελίου είναι ένα "αόρατο αλλά κρίσιμο" βασικό συστατικό στις μπαταρίες των οχημάτων νέας ενέργειας και η απόδοσή της πρέπει να πληροί τις αυστηρές απαιτήσεις πολλαπλών διαστάσεων, όπως ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρικές.ΜηχανολογικόΜε την ανάπτυξη της πλατφόρμας υψηλής τάσης 800V, τεχνολογίας υπερ-γρήγορης φόρτισης και μπαταριών στερεού συστήματος, η ταινία νικελίου θα επαναληφθεί προς την κατεύθυνση της υπερ- λεπτής,υψηλής αντοχής, και λειτουργική ολοκλήρωση, και να συνεχίσουν να υποστηρίζουν τις ανακαλύψεις στην τεχνολογία μπαταριών ισχύος. 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.