ما دور شريط النيكل في البطارية؟
أشرطة النيكلتستخدم على نطاق واسع في تصنيع بطاريات الليثيوم، والتي تتوافق بشكل كبير مع خصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة والمتطلبات الوظيفية للبطاريات الليثيوم.فيما يلي تحليل من جانبين: الأسباب الأساسية والوظائف المحددة:
أ. الأسباب الرئيسية لشركات النيكل في تصنيع بطاريات الليثيوم
1. إدارة ممتازة والاستقرار
أداء الموصل: موصلة النيكل النقي حوالي 5.9 × 107 S / m (ثاني فقط للنحاس والفضة) ،والتي يمكن أن تضمن نقل فعال للتيار داخل البطارية وتقليل خسائر الطاقة.
الاستقرار البيئي: خلال عملية شحن وتفريغ بطاريات الليثيوم (وخاصة في سيناريوهات الجهد العالي والتيار العالي) ، تقلبات المقاومةأشرطة النيكلصغير، وليس من السهل أن يسبب اتصال سيء بسبب تغيرات درجة الحرارة (-40°C ~ 85°C).
2مقاومة جيدة للتآكل والتوافق الكيميائي
التآكل المضاد للكهربائيات: الكهربائيات في بطاريات الليثيوم هي في الغالب محلول كربوني من هيكسفلوروفوسفات الليثيوم (LiPF6) ، وهو حمضي ضعيف.يُشكل بسهولة فيلم من أوكسيد النيكل (NiO) على سطح شرائط النيكل لمنع المزيد من التآكل، في حين أن المعادن مثل الحديد والألومنيوم تآكل بسهولة من قبل الكهربائيات.
لا يوجد خطر من التفاعل الكيميائي: النيكل والليثيوم (Li) ليس لهما ردود فعل جانبية عنيفة ، مما يتجنب فشل المواد أو مخاطر السلامة (مقارنة مع الشرائط النحاسية ، والتي قد تشكل سبائك مع الليثيوم ،تسبب أضرار هيكلية).
3أداء معالجة ممتازة وتكييف لحام
الصلابة: يمكن معالجة شرائط النيكل إلى سماكة رقيقة للغاية من 0.05 ~ 2mm وليس من السهل كسرها ،مناسبة لتخطيط المساحة المدمجة للبطاريات الدقيقة (مثل البطاريات الناعمة والبطاريات الأسطوانية).
موثوقية اللحام: يمكن ربط شرائط النيكل والشرائح (عادة الألومنيوم أو النحاس) والقشور (الصلب المقاوم للصدأ / الألومنيوم) بشكل راسخ من خلال اللحام بالموجات فوق الصوتية واللحام بالليزر ،وقوة الشد من لحام يمكن أن تصل إلى 50 ~ 100MPa، وهو أعلى بكثير من عمليات التطويق التقليدية أو لصق.
4التوازن بين التكلفة والسلامة
التكلفة الفعالة: على الرغم من أن التكلفة أعلىأشرطة فولاذية مطلية بالنيكل، هو أقل من الشرائط النحاس النقي، والأداء الشامل (الاستقبال، مقاومة التآكل، لحام) هو أفضل، مناسبة للإنتاج الصناعي على نطاق واسع.
إضافية السلامة: الشرائط النيكل لديها درجة معينة من المرونة، والتي يمكن أن تعزز توسع حجم البطارية أثناء الشحن والفراغ (حوالي 10٪ ~ 20٪) ،الحد من خطر كسر العلامة أو الاختصار.
II - الدور المحدد للشرائط النيكلية في بطاريات الليثيوم
1. وصلة التبويب وتوصيل التيار
سيناريو العمل: قم بتوصيل علامتي التبويب الإيجابية والسلبية بالدائرة الخارجية (مثل شريط الحافلة لوحدة البطارية) لتشكيل مسار تيار.
القيمة الرئيسية:
ضمان اتصال انخفاض العائق بين علامات التبويب (أوراق الألومنيوم الإيجابية،ورق النحاس السلبي) والموصل الخارجي لتقليل المقاومة الداخلية للبطارية (عادة زيادة المقاومة الداخلية بنسبة < 5mΩ).
تشتت كثافة التيار في المربعات لتجنب الإفراط في التسخين المحلي (مثل عند التفريغ مع تيار كبير ، يمكن للشريط النيكل أن يسيطر على درجة الحرارة عند ≤ 60 درجة مئوية).
2دعم هيكلي وتثبيت وحدات البطارية
سيناريو العمل: كقطعة توصيل بين الخلايا في الوحدة، تحديد موقع الخلية ونقل الإجهاد الميكانيكي.
القيمة الرئيسية:
استخدام التشوه المرن للشريط النيكل لاستيعاب طاقة الاهتزاز (مثل الارتطام أثناء قيادة السيارة) وتقليل خطر ثقب الحجاب الحاجز الناجم عن تحريك الخلايا.
يمكن أن تتناسب شريط النيكل الرقيقة للغاية (مثل 0.1 ملم) بشكل وثيق مع سطح الخلية ، مما يوفر مساحة الوحدة وزيادة كثافة الطاقة (حوالي 5 ~ 10Wh / L).
3حماية السلامة والمساعدة في إدارة الحرارة
حماية الفتيل: بعضأشرطة النيكلمصممة كهياكل قابلة للاندماج (مثل المناطق المجوفة أو الرقيقة) ، عندما تكون البطارية تحت التيار الزائد (مثل التيار الدائرة القصيرة > 100A) ، فإن شريط النيكل سوف يندمج قبل خلية البطارية ،قطع الدائرة، ومنع الهروب الحراري.
توصيل الحرارة وتبديد الحرارة: التوصيل الحراري للشريط النيكل هو 90W / ((m · K) ، والذي يمكن أن ينقل حرارة خلية البطارية إلى غلاف الوحدة أو لوحة تبريد المياه.عندما تستخدم مع الغراء الموصل الحراري، يمكن تخفيض المقاومة الحرارية بنسبة 30% ~ 50%.
4- تطابق العمليات والإنتاج الموحد
التكيف مع الأتمتة: يمكن تشكيل شرائط النيكل عن طريق الخزعة والطحن بسرعة عالية، ويمكن أن تتكيف مع عمليات التلف والطلاء والعمليات الآلية الأخرى لخطوط إنتاج بطاريات الليثيوم،مع كفاءة إنتاج 50~100 قطعة/دقيقة.
المعايير الصناعية الموحدة:يستخدم مصنعو بطاريات الليثيوم الرئيسيين (مثل CATL و Panasonic) شرائط النيكل كمواد اتصال قياسية لتسهيل تعاون سلسلة التوريد ومراقبة الجودة.
التوجهات المستقبلية: تحسين الأداء والابتكار المادي
رقيقة للغاية ومجمع: تطوير أشرطة النيكل بسماكة أقل من 0.03 ملم ، أو أشرطة مركبة من النيكل والنحاس والجرافين ، لتحسين التوصيل والمرونة.
عدم التطليع: استبدال التطليع التقليدي بالنيكل بتكنولوجيا الطلاء النانوي (مثل الطلاء الشبيه بالماس) لتقليل التكاليف وتحسين مقاومة التآكل.
إعادة التدوير: البحث في تكنولوجيا تفكيك فعالةأشرطة النيكل(مثل فصل الكسور الهشة في درجة حرارة منخفضة) ، بهدف زيادة معدل استرداد النيكل من 70٪ الحالي إلى أكثر من 95٪ ، بما يتماشى مع احتياجات الاقتصاد الدائري.
لا تزال شريط النيكل هي "المعيار الذهبي" لمواد اتصال بطارية الليثيوم مع مزاياها الشاملة في الأداء ، ودورها لا يمكن استبداله.مع تطور تكنولوجيا البطارية نحو كثافة طاقة عالية وطول العمر، فإن تحسين الأداء والتطبيق المبتكر للشرائط النيكل سوف تستمر في التركيز على الصناعة.
ما دور شريط النيكل في البطارية؟
أشرطة النيكلتستخدم على نطاق واسع في تصنيع بطاريات الليثيوم، والتي تتوافق بشكل كبير مع خصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة والمتطلبات الوظيفية للبطاريات الليثيوم.فيما يلي تحليل من جانبين: الأسباب الأساسية والوظائف المحددة:
أ. الأسباب الرئيسية لشركات النيكل في تصنيع بطاريات الليثيوم
1. إدارة ممتازة والاستقرار
أداء الموصل: موصلة النيكل النقي حوالي 5.9 × 107 S / m (ثاني فقط للنحاس والفضة) ،والتي يمكن أن تضمن نقل فعال للتيار داخل البطارية وتقليل خسائر الطاقة.
الاستقرار البيئي: خلال عملية شحن وتفريغ بطاريات الليثيوم (وخاصة في سيناريوهات الجهد العالي والتيار العالي) ، تقلبات المقاومةأشرطة النيكلصغير، وليس من السهل أن يسبب اتصال سيء بسبب تغيرات درجة الحرارة (-40°C ~ 85°C).
2مقاومة جيدة للتآكل والتوافق الكيميائي
التآكل المضاد للكهربائيات: الكهربائيات في بطاريات الليثيوم هي في الغالب محلول كربوني من هيكسفلوروفوسفات الليثيوم (LiPF6) ، وهو حمضي ضعيف.يُشكل بسهولة فيلم من أوكسيد النيكل (NiO) على سطح شرائط النيكل لمنع المزيد من التآكل، في حين أن المعادن مثل الحديد والألومنيوم تآكل بسهولة من قبل الكهربائيات.
لا يوجد خطر من التفاعل الكيميائي: النيكل والليثيوم (Li) ليس لهما ردود فعل جانبية عنيفة ، مما يتجنب فشل المواد أو مخاطر السلامة (مقارنة مع الشرائط النحاسية ، والتي قد تشكل سبائك مع الليثيوم ،تسبب أضرار هيكلية).
3أداء معالجة ممتازة وتكييف لحام
الصلابة: يمكن معالجة شرائط النيكل إلى سماكة رقيقة للغاية من 0.05 ~ 2mm وليس من السهل كسرها ،مناسبة لتخطيط المساحة المدمجة للبطاريات الدقيقة (مثل البطاريات الناعمة والبطاريات الأسطوانية).
موثوقية اللحام: يمكن ربط شرائط النيكل والشرائح (عادة الألومنيوم أو النحاس) والقشور (الصلب المقاوم للصدأ / الألومنيوم) بشكل راسخ من خلال اللحام بالموجات فوق الصوتية واللحام بالليزر ،وقوة الشد من لحام يمكن أن تصل إلى 50 ~ 100MPa، وهو أعلى بكثير من عمليات التطويق التقليدية أو لصق.
4التوازن بين التكلفة والسلامة
التكلفة الفعالة: على الرغم من أن التكلفة أعلىأشرطة فولاذية مطلية بالنيكل، هو أقل من الشرائط النحاس النقي، والأداء الشامل (الاستقبال، مقاومة التآكل، لحام) هو أفضل، مناسبة للإنتاج الصناعي على نطاق واسع.
إضافية السلامة: الشرائط النيكل لديها درجة معينة من المرونة، والتي يمكن أن تعزز توسع حجم البطارية أثناء الشحن والفراغ (حوالي 10٪ ~ 20٪) ،الحد من خطر كسر العلامة أو الاختصار.
II - الدور المحدد للشرائط النيكلية في بطاريات الليثيوم
1. وصلة التبويب وتوصيل التيار
سيناريو العمل: قم بتوصيل علامتي التبويب الإيجابية والسلبية بالدائرة الخارجية (مثل شريط الحافلة لوحدة البطارية) لتشكيل مسار تيار.
القيمة الرئيسية:
ضمان اتصال انخفاض العائق بين علامات التبويب (أوراق الألومنيوم الإيجابية،ورق النحاس السلبي) والموصل الخارجي لتقليل المقاومة الداخلية للبطارية (عادة زيادة المقاومة الداخلية بنسبة < 5mΩ).
تشتت كثافة التيار في المربعات لتجنب الإفراط في التسخين المحلي (مثل عند التفريغ مع تيار كبير ، يمكن للشريط النيكل أن يسيطر على درجة الحرارة عند ≤ 60 درجة مئوية).
2دعم هيكلي وتثبيت وحدات البطارية
سيناريو العمل: كقطعة توصيل بين الخلايا في الوحدة، تحديد موقع الخلية ونقل الإجهاد الميكانيكي.
القيمة الرئيسية:
استخدام التشوه المرن للشريط النيكل لاستيعاب طاقة الاهتزاز (مثل الارتطام أثناء قيادة السيارة) وتقليل خطر ثقب الحجاب الحاجز الناجم عن تحريك الخلايا.
يمكن أن تتناسب شريط النيكل الرقيقة للغاية (مثل 0.1 ملم) بشكل وثيق مع سطح الخلية ، مما يوفر مساحة الوحدة وزيادة كثافة الطاقة (حوالي 5 ~ 10Wh / L).
3حماية السلامة والمساعدة في إدارة الحرارة
حماية الفتيل: بعضأشرطة النيكلمصممة كهياكل قابلة للاندماج (مثل المناطق المجوفة أو الرقيقة) ، عندما تكون البطارية تحت التيار الزائد (مثل التيار الدائرة القصيرة > 100A) ، فإن شريط النيكل سوف يندمج قبل خلية البطارية ،قطع الدائرة، ومنع الهروب الحراري.
توصيل الحرارة وتبديد الحرارة: التوصيل الحراري للشريط النيكل هو 90W / ((m · K) ، والذي يمكن أن ينقل حرارة خلية البطارية إلى غلاف الوحدة أو لوحة تبريد المياه.عندما تستخدم مع الغراء الموصل الحراري، يمكن تخفيض المقاومة الحرارية بنسبة 30% ~ 50%.
4- تطابق العمليات والإنتاج الموحد
التكيف مع الأتمتة: يمكن تشكيل شرائط النيكل عن طريق الخزعة والطحن بسرعة عالية، ويمكن أن تتكيف مع عمليات التلف والطلاء والعمليات الآلية الأخرى لخطوط إنتاج بطاريات الليثيوم،مع كفاءة إنتاج 50~100 قطعة/دقيقة.
المعايير الصناعية الموحدة:يستخدم مصنعو بطاريات الليثيوم الرئيسيين (مثل CATL و Panasonic) شرائط النيكل كمواد اتصال قياسية لتسهيل تعاون سلسلة التوريد ومراقبة الجودة.
التوجهات المستقبلية: تحسين الأداء والابتكار المادي
رقيقة للغاية ومجمع: تطوير أشرطة النيكل بسماكة أقل من 0.03 ملم ، أو أشرطة مركبة من النيكل والنحاس والجرافين ، لتحسين التوصيل والمرونة.
عدم التطليع: استبدال التطليع التقليدي بالنيكل بتكنولوجيا الطلاء النانوي (مثل الطلاء الشبيه بالماس) لتقليل التكاليف وتحسين مقاومة التآكل.
إعادة التدوير: البحث في تكنولوجيا تفكيك فعالةأشرطة النيكل(مثل فصل الكسور الهشة في درجة حرارة منخفضة) ، بهدف زيادة معدل استرداد النيكل من 70٪ الحالي إلى أكثر من 95٪ ، بما يتماشى مع احتياجات الاقتصاد الدائري.
لا تزال شريط النيكل هي "المعيار الذهبي" لمواد اتصال بطارية الليثيوم مع مزاياها الشاملة في الأداء ، ودورها لا يمكن استبداله.مع تطور تكنولوجيا البطارية نحو كثافة طاقة عالية وطول العمر، فإن تحسين الأداء والتطبيق المبتكر للشرائط النيكل سوف تستمر في التركيز على الصناعة.
