نوار نیکل در باتری چه نقشی دارد؟
نوارهای نیکلبه طور گسترده ای در تولید باتری لیتیوم استفاده می شود که با خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد و الزامات عملکردی باتری های لیتیوم بسیار سازگار است.در زیر یک تحلیل از دو جنبه است: دلایل اصلی و وظایف خاص:
I. دلایل اصلی استفاده از نوارهای نیکل در تولید باتری لیتیوم
1. رسانایی عالی و ثبات
عملکرد رسانا: رسانایی نیکل خالص حدود 5.9 × 107 S / m است (تنها بعد از مس و نقره) ،که می تواند انتقال کارآمد جریان درون باتری را تضمین کند و از دست دادن انرژی را کاهش دهد.
ثبات محیط زیست: در طول فرآیند شارژ و تخلیه باتری های لیتیوم (به ویژه در سناریوهای ولتاژ بالا و جریان بالا) ، نوسان مقاومتنوارهای نیکلکوچک است و به دلیل تغییرات دمایی (-40 °C ~ 85 °C) باعث تماس ضعیف نمی شود.
2مقاومت خوب در برابر خوردگی و سازگاری شیمیایی
ضد خوردگی الکترولیت: الکترولیت باتری های لیتیوم عمدتاً محلول کربنات هیکسافلوروفوسفات لیتیوم (LiPF6) است که به ضعف اسیدی است.یک فیلم غیرفعال کننده اکسید نیکل (NiO) به راحتی در سطح نوارهای نیکل شکل می گیرد تا از خوردگی بیشتر جلوگیری شود، در حالی که فلزات مانند آهن و آلومینیوم به راحتی توسط الکترولیت خورد می شوند.
خطر واکنش های شیمیایی وجود ندارد: نیکل و لیتیوم (Li) هیچ واکنش جانبی خشونت آمیز ندارند، جلوگیری از خرابی مواد یا خطرات ایمنی (در مقایسه با نوارهای مس که ممکن است آلیاژ با لیتیوم را تشکیل دهند،که باعث آسیب ساختاری می شود).
3عملکرد پردازش عالی و سازگاری جوش
انعطاف پذیری: نوارهای نیکل می توانند به ضخامت فوق العاده نازک 0.05 ~ 2 میلی متر پردازش شوند و آسان نیست شکسته شوند.مناسب برای طرح فضای فشرده باتری های دقیق (مانند باتری های بسته نرم و باتری های بالینی).
قابلیت اطمینان جوش: نوارهای نیکل (معمولاً آلومینیوم یا مس) و پوسته ها (فولاد ضد زنگ / آلومینیوم) می توانند به طور محکم از طریق جوش فوق صوتی و جوش لیزر متصل شوند.و مقاومت کشش جوش می تواند به 50 ~ 100MPa برسد، که بسیار بالاتر از روش های سنتی نایت کردن یا چسباندن است.
4تعادل بین هزینه و ایمنی
بهره وری از هزینه: اگرچه هزینه بیشتر ازنوارهای فولادی نیکل شده، این پایین تر از نوارهای مس خالص است و عملکرد کلی (رسانش ، مقاومت در برابر خوردگی ، جوش) بهتر است ، مناسب برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ است.
افزونه ایمنی: نوارهای نیکل دارای درجه ای از انعطاف پذیری هستند که می توانند گسترش حجم باتری را در طول شارژ و تخلیه (حدود 10٪ ~ 20٪) ،کاهش خطر شکستن تب یا اتصال کوتاه.
نقش خاص نوارهای نیکل در باتری های لیتیوم
1. اتصال تب و رسانای جریان
سناریوی عمل: برگه های مثبت و منفی را با مدار خارجی (مانند بار بس ماژول باتری) متصل کنید تا مسیر جریان را تشکیل دهد.
ارزش کلیدی:
اطمینان از اتصال با مقاومت پایین بین تب ها (فایل آلومینیوم مثبت،ورق مس منفی) و رسانای خارجی برای کاهش مقاومت داخلی باتری (معمولا مقاومت داخلی را با < 5mΩ افزایش می دهد).
چگالی جریان را در لبه ها پراکنده کنید تا از گرم شدن بیش از حد محلی جلوگیری شود (مانند هنگام تخلیه با جریان بزرگ، نوار نیکل می تواند دمای ≤60 °C را کنترل کند).
2پشتیبانی ساختاری و تثبیت ماژول های باتری
سناریوی عمل: به عنوان یک قطعه اتصال بین سلول های ماژول، موقعیت سلول را ثابت کنید و فشار مکانیکی را انتقال دهید.
ارزش کلیدی:
استفاده از انحراف لاستیک نوار نیکل برای جذب انرژی ارتعاش (مانند ضربه در هنگام رانندگی ماشین) و کاهش خطر سوراخ شدن دیافراگم ناشی از جابجایی سلول.
نوارهای نیکل بسیار نازک (مانند 0.1 میلی متر) می توانند به طور نزدیک به سطح سلول قرار گیرند، فضای ماژول را صرفه جویی می کنند و تراکم انرژی را افزایش می دهند (حدود 5 ~ 10Wh / L).
3حفاظت از ایمنی و کمک به مدیریت حرارتی
حفاظت از فیوز: برخینوارهای نیکلبه عنوان ساختارهای فیوز قابل طراحی (مانند مناطق توخالی یا نازک) طراحی شده اند. هنگامی که باتری دارای جریان بیش از حد است (مانند جریان مدار کوتاه > 100A) ، نوار نیکل قبل از سلول باتری فیوز می شود،مدار رو قطع کنو از فرار حرارتي جلوگیری ميکنن.
رسانایی گرما و تبعید گرما: رسانایی حرارتی نوار نیکل 90W / ((m · K) است ، که می تواند گرما سلول باتری را به پوسته ماژول یا صفحه خنک کننده آب منتقل کند.هنگامی که با چسب رسانای حرارتی استفاده می شود، مقاومت حرارتی می تواند با 30٪ ~ 50٪ کاهش یابد.
4سازگاری فرآیندها و تولید استاندارد
سازگاری با اتوماسیون: نوارهای نیکل می توانند با ضربه زدن و رول زدن با سرعت بالا شکل بگیرند و می توانند با پیچ و تاب و لایه بندی و سایر فرآیندهای خودکار خطوط تولید باتری لیتیوم سازگار شوند.با بهره وری تولید 50 تا 100 قطعه در دقیقه.
استانداردهای صنعتی واحد:تولید کنندگان اصلی باتری لیتیوم (مانند CATL و Panasonic) از نوارهای نیکل به عنوان مواد اتصال استاندارد برای تسهیل همکاری زنجیره تامین و کنترل کیفیت استفاده می کنند.
روند آینده: بهبود عملکرد و نوآوری مواد
فوق العاده نازک و کامپوزیت: توسعه نوارهای نیکل با ضخامت کمتر از 0.03 میلی متر، یا نوارهای کامپوزیت نیکل-سنگ-گرافن، برای بهبود بیشتر رسانایی و انعطاف پذیری.
بدون پوشش: جایگزینی پوشش سنتی نیکل با فناوری پوشش نانویی (مانند پوشش الماس مانند) برای کاهش هزینه ها و بهبود مقاومت در برابر خوردگی.
بازیافت: تحقیق در مورد تکنولوژی جداسازی کارآمد از مواد شیمیایینوارهای نیکل(مانند جداسازی شکستگی شکننده در دمای پایین) ، با هدف افزایش نرخ بازیابی نیکل از 70٪ فعلی به بیش از 95٪، مطابق با نیازهای اقتصاد دایره ای.
نوارهای نیکل هنوز "استانداردی طلایی" از مواد اتصال باتری لیتیوم با مزایای عملکرد جامع خود هستند و نقش آنها غیر قابل جایگزینی است.با توسعه تکنولوژی باتری به سمت تراکم انرژی بالا و عمر طولانی، بهینه سازی عملکرد و کاربرد نوآورانه نوارهای نیکل همچنان در تمرکز صنعت خواهد بود.
نوار نیکل در باتری چه نقشی دارد؟
نوارهای نیکلبه طور گسترده ای در تولید باتری لیتیوم استفاده می شود که با خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد و الزامات عملکردی باتری های لیتیوم بسیار سازگار است.در زیر یک تحلیل از دو جنبه است: دلایل اصلی و وظایف خاص:
I. دلایل اصلی استفاده از نوارهای نیکل در تولید باتری لیتیوم
1. رسانایی عالی و ثبات
عملکرد رسانا: رسانایی نیکل خالص حدود 5.9 × 107 S / m است (تنها بعد از مس و نقره) ،که می تواند انتقال کارآمد جریان درون باتری را تضمین کند و از دست دادن انرژی را کاهش دهد.
ثبات محیط زیست: در طول فرآیند شارژ و تخلیه باتری های لیتیوم (به ویژه در سناریوهای ولتاژ بالا و جریان بالا) ، نوسان مقاومتنوارهای نیکلکوچک است و به دلیل تغییرات دمایی (-40 °C ~ 85 °C) باعث تماس ضعیف نمی شود.
2مقاومت خوب در برابر خوردگی و سازگاری شیمیایی
ضد خوردگی الکترولیت: الکترولیت باتری های لیتیوم عمدتاً محلول کربنات هیکسافلوروفوسفات لیتیوم (LiPF6) است که به ضعف اسیدی است.یک فیلم غیرفعال کننده اکسید نیکل (NiO) به راحتی در سطح نوارهای نیکل شکل می گیرد تا از خوردگی بیشتر جلوگیری شود، در حالی که فلزات مانند آهن و آلومینیوم به راحتی توسط الکترولیت خورد می شوند.
خطر واکنش های شیمیایی وجود ندارد: نیکل و لیتیوم (Li) هیچ واکنش جانبی خشونت آمیز ندارند، جلوگیری از خرابی مواد یا خطرات ایمنی (در مقایسه با نوارهای مس که ممکن است آلیاژ با لیتیوم را تشکیل دهند،که باعث آسیب ساختاری می شود).
3عملکرد پردازش عالی و سازگاری جوش
انعطاف پذیری: نوارهای نیکل می توانند به ضخامت فوق العاده نازک 0.05 ~ 2 میلی متر پردازش شوند و آسان نیست شکسته شوند.مناسب برای طرح فضای فشرده باتری های دقیق (مانند باتری های بسته نرم و باتری های بالینی).
قابلیت اطمینان جوش: نوارهای نیکل (معمولاً آلومینیوم یا مس) و پوسته ها (فولاد ضد زنگ / آلومینیوم) می توانند به طور محکم از طریق جوش فوق صوتی و جوش لیزر متصل شوند.و مقاومت کشش جوش می تواند به 50 ~ 100MPa برسد، که بسیار بالاتر از روش های سنتی نایت کردن یا چسباندن است.
4تعادل بین هزینه و ایمنی
بهره وری از هزینه: اگرچه هزینه بیشتر ازنوارهای فولادی نیکل شده، این پایین تر از نوارهای مس خالص است و عملکرد کلی (رسانش ، مقاومت در برابر خوردگی ، جوش) بهتر است ، مناسب برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ است.
افزونه ایمنی: نوارهای نیکل دارای درجه ای از انعطاف پذیری هستند که می توانند گسترش حجم باتری را در طول شارژ و تخلیه (حدود 10٪ ~ 20٪) ،کاهش خطر شکستن تب یا اتصال کوتاه.
نقش خاص نوارهای نیکل در باتری های لیتیوم
1. اتصال تب و رسانای جریان
سناریوی عمل: برگه های مثبت و منفی را با مدار خارجی (مانند بار بس ماژول باتری) متصل کنید تا مسیر جریان را تشکیل دهد.
ارزش کلیدی:
اطمینان از اتصال با مقاومت پایین بین تب ها (فایل آلومینیوم مثبت،ورق مس منفی) و رسانای خارجی برای کاهش مقاومت داخلی باتری (معمولا مقاومت داخلی را با < 5mΩ افزایش می دهد).
چگالی جریان را در لبه ها پراکنده کنید تا از گرم شدن بیش از حد محلی جلوگیری شود (مانند هنگام تخلیه با جریان بزرگ، نوار نیکل می تواند دمای ≤60 °C را کنترل کند).
2پشتیبانی ساختاری و تثبیت ماژول های باتری
سناریوی عمل: به عنوان یک قطعه اتصال بین سلول های ماژول، موقعیت سلول را ثابت کنید و فشار مکانیکی را انتقال دهید.
ارزش کلیدی:
استفاده از انحراف لاستیک نوار نیکل برای جذب انرژی ارتعاش (مانند ضربه در هنگام رانندگی ماشین) و کاهش خطر سوراخ شدن دیافراگم ناشی از جابجایی سلول.
نوارهای نیکل بسیار نازک (مانند 0.1 میلی متر) می توانند به طور نزدیک به سطح سلول قرار گیرند، فضای ماژول را صرفه جویی می کنند و تراکم انرژی را افزایش می دهند (حدود 5 ~ 10Wh / L).
3حفاظت از ایمنی و کمک به مدیریت حرارتی
حفاظت از فیوز: برخینوارهای نیکلبه عنوان ساختارهای فیوز قابل طراحی (مانند مناطق توخالی یا نازک) طراحی شده اند. هنگامی که باتری دارای جریان بیش از حد است (مانند جریان مدار کوتاه > 100A) ، نوار نیکل قبل از سلول باتری فیوز می شود،مدار رو قطع کنو از فرار حرارتي جلوگیری ميکنن.
رسانایی گرما و تبعید گرما: رسانایی حرارتی نوار نیکل 90W / ((m · K) است ، که می تواند گرما سلول باتری را به پوسته ماژول یا صفحه خنک کننده آب منتقل کند.هنگامی که با چسب رسانای حرارتی استفاده می شود، مقاومت حرارتی می تواند با 30٪ ~ 50٪ کاهش یابد.
4سازگاری فرآیندها و تولید استاندارد
سازگاری با اتوماسیون: نوارهای نیکل می توانند با ضربه زدن و رول زدن با سرعت بالا شکل بگیرند و می توانند با پیچ و تاب و لایه بندی و سایر فرآیندهای خودکار خطوط تولید باتری لیتیوم سازگار شوند.با بهره وری تولید 50 تا 100 قطعه در دقیقه.
استانداردهای صنعتی واحد:تولید کنندگان اصلی باتری لیتیوم (مانند CATL و Panasonic) از نوارهای نیکل به عنوان مواد اتصال استاندارد برای تسهیل همکاری زنجیره تامین و کنترل کیفیت استفاده می کنند.
روند آینده: بهبود عملکرد و نوآوری مواد
فوق العاده نازک و کامپوزیت: توسعه نوارهای نیکل با ضخامت کمتر از 0.03 میلی متر، یا نوارهای کامپوزیت نیکل-سنگ-گرافن، برای بهبود بیشتر رسانایی و انعطاف پذیری.
بدون پوشش: جایگزینی پوشش سنتی نیکل با فناوری پوشش نانویی (مانند پوشش الماس مانند) برای کاهش هزینه ها و بهبود مقاومت در برابر خوردگی.
بازیافت: تحقیق در مورد تکنولوژی جداسازی کارآمد از مواد شیمیایینوارهای نیکل(مانند جداسازی شکستگی شکننده در دمای پایین) ، با هدف افزایش نرخ بازیابی نیکل از 70٪ فعلی به بیش از 95٪، مطابق با نیازهای اقتصاد دایره ای.
نوارهای نیکل هنوز "استانداردی طلایی" از مواد اتصال باتری لیتیوم با مزایای عملکرد جامع خود هستند و نقش آنها غیر قابل جایگزینی است.با توسعه تکنولوژی باتری به سمت تراکم انرژی بالا و عمر طولانی، بهینه سازی عملکرد و کاربرد نوآورانه نوارهای نیکل همچنان در تمرکز صنعت خواهد بود.
