نوارهای نیکل باتری مقاوم در برابر خوردگی

باتری مقاوم به خوردگینوارهای نیکل: تصفیه سطحی، جلوگیری از اکسیداسیون در محیط های مرطوب، افزایش عمر باتری

اصطلاحات کلیدی و مکانیسم عملکرد اصلی

• نوارهای نیکل ضد خوردگی باتری: تعریف محصول اصلی، با اشاره بهنوارهای نیکل(معمولاً خالصیت بالای 99.95٪ + نیکل یا آلیاژ نیکل) با درمان های ضد خوردگی تقویت شدهنوارهای نیکلاین نوارها برای حفظ رسانایی الکتریکی پایدار و یکپارچگی ساختاری در بسته های باتری (به عنوان مثال،باتری های الکتریکی، سیستم های ذخیره سازی انرژی، الکترونیک قابل حمل) در معرض رطوبت قرار می گیرند و عملکرد طولانی مدت قابل اطمینان را تضمین می کنند.
• درمان سطحی از طریق پاسیویشن: فرآیند ضد خوردگی حیاتی که یکفیلم محافظ نازک، متراکم و بی اثربر خلاف پوشش های موقت (به عنوان مثال، محافظ های مبتنی بر روغن) ، پاسیویشن یک پیوند شیمیایی با بستر نیکل ایجاد می کند، که منجر به یک فیلم می شود:
  • ترکیب: عمدتا از اکسید نیکل (NiO، Ni2O3) و آثار جانبی سازنده (به عنوان مثال، کرومات، فسفات یا سیلیکات، بسته به روش پاسیویشن) تشکیل شده است.برای کاربردهای باتری (که در آن سازگاری الکترولیت حیاتی است),غیرفعال سازی بدون کرومات(به عنوان مثال، غیرفعال سازی فسفات) معمولا برای جلوگیری از مواد سمی در باتری استفاده می شود.
  • ضخامت: فوق نازک (20 ‰ 100 نانومتر) ، اطمینان حاصل شود که مقاومت تماس را افزایش نمی دهد یا در جوش مداخله نمی کند (یک نیاز کلیدی برای اتصال باتری).
  • پیوستن: به شدت به سطح نیکل چسبیده و در هنگام مونتاژ باتری (به عنوان مثال، جوش دادن فوق صوتی، خم کردن) یا استفاده طولانی مدت مقاومت می کند.
• جلوگیری از اکسیداسیون در محیط مرطوب: شرایط مرطوب (به عنوان مثال، زیرروی های EV در معرض باران، الکترونیک قابل حمل مورد استفاده در آب و هوای گرمسیری، سیستم های ذخیره سازی انرژی در انبار های مرطوب) اکسیداسیون نیکل را تسریع می کند:نیکل استاندارد با رطوبت و اکسیژن واکنش نشان می دهد تا شکل گشوده ای را تشکیل دهد، لایه های آکسید نیکل متخلخل (NiO) ، که مقاومت تماس را افزایش می دهد و حتی برای آلوده کردن الکترولیت های باتری تخلیه می شود.
  • به عنوان یکموانعبین نیکل و رطوبت خارجی/اکسیژن، جلوگیری از واکنش اکسیداسیون در منبع.
  • بهبود خود (تا حد محدودی): اگر فیلم کمی خراش داده شود (به عنوان مثال، در طول مونتاژ) ، نیکل در معرض واکنش با باقیمانده های غیر فعال کننده یا اکسیژن محیطی برای تشکیل یک لایه محافظ نازک,از خوردگی بیشتر جلوگیری می کند.
    حتی در رطوبت نسبی 85٪ (RH) و 85 °C (یک استاندارد آزمایش محیط زیست باتری مشترک) ، نوارهای نیکل غیرفعال نشان می دهد < 0.1٪ افزایش در مقاومت سطحی پس از 1.000 ساعت در مقایسه با > 5% برای نوارهای غیرفعال.
• افزایش عمر باتری: خوردگینوارهای نیکلیکی از علل اصلی شکست زودرس باتری PACK است، زیرا به دو مسئله مهم منجر می شود:
  1. افزایش زیان جاری: لایه های اکسید یا محصولات خوردگی باعث افزایش مقاومت تماس بیننوار نیکلاین کار باعث افزایش گرمایش ژول (هدر رفتن انرژی) و کاهش کارایی شارژ/افزایش می شود.
  2. خرابی ساختاری: خوردگی، قدرت مکانیکی نوار نیکل را تضعیف می کند و باعث می شود که تحت ارتعاش (به عنوان مثال، رانندگی EV) یا بار های چرخه ای (شارژ / تخلیه) ترک یا شکسته شود.این باعث قطع ناگهانی سلول می شود.، که منجر به خاموش شدن PACK یا حتی فرار حرارتی می شود (اگر ذرات خوردگی گسسته باعث اتصال کوتاه شوند).
     با جلوگیری از اکسیداسیون و خوردگی، نوارهای نیکل غیرفعال مقاومت تماس و یکپارچگی ساختاری را حفظ می کنند و طول عمر موثر باتری را 20٪ تا 30٪ افزایش می دهند (به عنوان مثال از 1٪ تا 1٪).000 چرخه شارژ تا 1،200-1300 چرخه برای باتری های EV).

روش های غیرفعال سازی رایج برای نوارهای نیکل باتری

مزایای اضافی برای بسته های باتری

1. قابلیت جوش بهتر: فیلم پاسیویاسیون نازک با جوش فوق صوتی یا لیزر تداخل ندارد. برخلاف پوشش های ضخیم (به عنوان مثال، الکتروپلاستی) ، آن را به سرعت در طول جوش تبخیر می کند، اطمینان از قوی،پیوند مقاومت کم بین نوار و تب سلول.
2. کاهش آلودگی الکترولیت: غیرفعال سازی مانع از ریزش فلک های اکسید نیکل به الکترولیت باتری می شود، که می تواند باعث تخریب الکترولیت (به عنوان مثال، تشکیل دندریت لیتیوم) و مدار کوتاه شود.
3. عملکرد الکتریکی ثابت: با حفظ یک سطح تمیز و مقاومت کم، نوارهای غیر فعال شده انتقال جریان پایدار را حتی در شرایط مرطوب تضمین می کنند.جلوگیری از افت ولتاژ یا تداخل سیگنال در سیستم های مدیریت باتری (BMS).

سناریوهای کاربردی معمولی

• وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی: بسته های باتری نصب شده در زیرروی (متعرض به باران، نمک جاده و رطوبت) یا بخش های موتور (رطوبت بالا + نوسانات دمایی).
• الکترونیک مصرفی قابل حمل: تلفن های هوشمند، تبلت ها و دستگاه های پوشیدنی که در محیط های مرطوب (به عنوان مثال، باشگاه های ورزشی، مناطق گرمسیری) استفاده می شوند یا مستعد قرار گرفتن در معرض آب هستند.
• ذخیره سازی انرژی در فضای باز: باتری های خورشیدی خارج از شبکه، سیستم های برق پشتیبان برای مناطق دورافتاده (متعرض به باران، شبنم و رطوبت بالا).
• تجهیزات دریایی و زیر آب: هواپیماهای بدون سرنشین غوطه ور، سنسورهای دریایی یا باتری های قایق (مقاوم رطوبت آب شور و خوردگی).