สายนิกเกิลมีหน้าที่หลัก เช่น การเชื่อมต่อไฟฟ้า การสนับสนุนโครงสร้าง และการป้องกันความปลอดภัยในแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ (โดยเฉพาะแบตเตอรี่พลังงาน)ผลประกอบการของพวกเขามีผลกระทบโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือการวิเคราะห์อย่างละเอียดจาก 2 ด้านคือ สถานการณ์การใช้งานเฉพาะเจาะจง และความต้องการทางเทคนิค
I. การใช้เชิงเฉพาะเจาะจงของแผ่นนิกเกิลในแบตเตอรี่ของรถพลังงานใหม่
1. การเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างเซลล์แบตเตอรี่:
สถานการณ์การใช้งาน
ติดต่อแท็บอิเล็กทรอัดบวกและลบ (แท็บอิเล็กทรอัดบวกอะลูมิเนียม,แท็บทองแดงลบ) ของเซลล์แบตเตอรี่ตัวเดียวกับบัสบาร์ในโมดูลเพื่อสร้างเส้นทางกระแสไฟฟ้า
กรณีทั่วไป: ในโมดูลแบตเตอรี่ 4680 ของเทสลาสายนิกเกิลติดต่อแท็บเซลล์แบตเตอรี่กับบัสบาร์จากสแตนเลส โดยการปั่นด้วยเลเซอร์ โดยรองรับกระแสการปล่อยไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุด 150A
หน้าที่หลัก:
ลดความต้านทานการสัมผัส (เป้าหมาย < 2mΩ) ลดการสูญเสียพลังงาน และปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่
การกระจายความหนาแน่นของกระแสเพื่อหลีกเลี่ยงการอุ่นเกินของแท็บ (เช่นการควบคุมอุณหภูมิ ≤ 80 °C ระหว่างการชาร์จเร็ว)
2การติดตั้งโมดูลโครงสร้างและความเครียด
สถานการณ์การใช้งาน:
เป็นชิ้นเชื่อมระหว่างเซลล์ ตําแหน่งของเซลล์ถูกกําหนดโดยการปั่นจุดหรือปั่นเลเซอร์ซึ่งใช้กันทั่วไปในแบตเตอรี่กล่องอลูมิเนียมสี่เหลี่ยม (เช่น CATL CTP โมดูล) และแบตเตอรี่ซอฟแพ็ค (เช่น แบตเตอรี่ LG New Energy).
ฟังก์ชันหลัก:
ละเอียดความกว้างของเซลล์ระหว่างการชาร์จและการปล่อย (ประมาณ 10% ~ 15%) เพื่อป้องกันแท็บจากการแตกหรือ diaphragm จากการเจาะ
ให้การสนับสนุนทางกลเพื่อให้มั่นคงทางโครงสร้างของโมดูลภายใต้การสั่นสะเทือน (เช่นการขับรถที่ไม่เสถียร, ความถี่ของการสั่นสะเทือน 5 ~ 2000Hz)
3องค์ประกอบป้องกันความปลอดภัย: เข็มขัดไฟฟิวส์ และป้องกันการกระจายไฟเกิน
สถานการณ์การใช้งาน:
ออกแบบเป็นเข็มขัดนิกเกิลที่สามารถหลอม (เช่นโครงสร้างที่บางหรือขุมในท้องถิ่น) มันถูกเชื่อมต่อเป็นชุดในวงจรแบตเตอรี่
ฟังก์ชันหลัก:
เมื่อกระแสไฟฟ้าเกินขั้นต่ํา (เช่นกระแสไฟฟ้าคลายสั้น > 500A) เข็มขัดนิเคิลจะหลอมขึ้นก่อนเซลล์ ตัดวงจร และป้องกันการหลุดร้อน
เวลาตอบสนองต้องควบคุมภายใน 10ms และความต้านทานของความละเอียดหลังจากการละลายต้อง ≥ 100MΩ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย
4การบูรณาการระบบจัดการความร้อน
สถานการณ์การใช้งาน:
ในฐานะสื่อการถ่ายทอดความร้อน, มันถ่ายทอดความร้อนจากเซลล์แบตเตอรี่ไปยังแผ่นหรือเปลือกปรับความเย็นน้ําโมดูล, และใช้ร่วมกับกรีสซิลิโคนที่นําความร้อน.
ฟังก์ชันหลัก:
ความสามารถในการนําความร้อนต้อง ≥90W/(m・K) และเป้าหมายคือการควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์แบตเตอรี่ให้ ≤2 °C เพื่อหลีกเลี่ยงการล่มสลายของกําลังที่เกิดจากการอุ่นเกินในท้องถิ่น
สริปนิกเกิลบางส่วนถูกออกแบบเป็นโครงสร้างไมโครแคนเนลและถูกใส่ในท่อเย็นของเหลวเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อน (เช่นวิธีแก้ไขการเย็นโดยตรงของแบตเตอรี่ใบ BYD)
5ความต้องการกระบวนการและความน่าเชื่อถือ
ความแม่นยําของมิติ: ความละเอียดความหนา ± 5% (เช่น 0.1 มม.)สายนิกเกิลความอดทน ± 0.005mm) ความอดทนความกว้าง ± 0.1mm เพื่อรับรองความสามารถในการปรับปรุงของอุปกรณ์ปั่นอัตโนมัติ
คุณภาพผิว:
ความหยาบ Ra≤1.6μm, หลีกเลี่ยงการเจาะหลอดกลาก
ไม่มีสีออกซิเดชั่น คราบน้ํามัน ด้านผิวการผสมผสานต้องถูกเคลียร์ด้วยสับสนธินิเคิล-ฟอสฟอรัส (ความหนาของการผสมผสาน 2 ~ 5μm) เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการผสาน
ความสามารถติดตามได้: เลขชุด, ประกอบทางเคมี (Ni≥99.5%, ภาวะจาง Fe≤0.1%, Cu≤0.05%),ข้อมูลและคุณสมบัติกลของแผ่นนิกเกิลต้องบันทึกเพื่อตอบสนองความต้องการของระบบการจัดการคุณภาพ IATF 16949.
II. ความท้าทายทางเทคนิคทั่วไปและการแก้ไข
1ความต้องการ ultra-thin ภายใต้ความหนาแน่นพลังงานสูง
ความท้าทาย: เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ (เป้าหมาย ≥300Wh/kg)สายนิกเกิลจําเป็นต้องลดจาก 0.15 มิลลิเมตร เป็นน้อยกว่า 0.08 มิลลิเมตร แต่มันง่ายที่จะทําให้ความแข็งแรงลดลง
การแก้ไข:
ใช้กระบวนการม้วนเย็น + กระบวนการผสมผสานเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงและความยืดหยุ่นผ่านการปรับปรุงเมล็ด (ขนาดเมล็ดเฉลี่ย ≤10μm)
พัฒนาเทปประกอบ นิเคิล-กราเฟน เนื้อหากราเฟน 5% สามารถเพิ่มความแข็งแรงในการดึงถึง 30% โดยยังคงการนําไฟมากกว่า 95%
2การปรับปรุงการระบายความร้อนในกรณีการชาร์จเร็ว
ความท้าทาย: ระหว่างการชาร์จความเร็วสูงสุด 480kW อุณหภูมิของจุดเชื่อมเทปนิกเกิลอาจเกิน 150 °C ส่งผลให้มีอ๊อกไซเดชั่นของนิกเกิลหรือความล้มเหลวของข้อผสมผสม
การแก้ไข:
การเคลือบเงิน (ความหนา 1 ~ 2μm) บนผิวของเทปนิกเกิลเพิ่มความสามารถในการนําความร้อนถึง 420W / (((m・K) และประสิทธิภาพการระบายความร้อนเพิ่มขึ้น 50%
ออกแบบโครงสร้างเทปนิเคิลที่ระบายกระแสเพื่อเพิ่มพื้นที่การระบายความร้อน และร่วมมือกับการเย็นของเหลวแบบไมโครแคนเนล เพื่อลดอุณหภูมิจุดร้อนได้มากกว่า 20 °C
3เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนภายใต้ความต้องการของชีวิตยาว
ความท้าทาย: ในแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งาน ≥3000 ครั้ง การกัดกรดสามารถเกิดขึ้นเมื่อเทปนิกเกิลติดต่อกับเอเลคโทรลิตนาน
การแก้ไข:
การใช้เทคโนโลยีการเคลือบไนเคิลด้วยความว่าง เพื่อสร้างเคลือบไนเคิลบริสุทธิ์ที่ไม่ขัดขวาง (ความหนา ≥ 3μm) เพื่อป้องกันการเจาะเข้าไปของเอเลคโทรลิต
พัฒนากระบวนการเสริมภาพหนัง passivation เพิ่มความหนาของ NiO film จาก 5nm เป็น 20nm ผ่านการออกซิเดชั่นทางสารประกอบไฟฟ้า และลดอัตราการกัดเป็น 0.01μm / ปี
III. แนวโน้มทางเทคโนโลยีในอนาคต
การนวัตกรรมของวัตถุ:
สายนิกเกิล nanocrystalline (ขนาดเมล็ด < 100nm): ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นถึง 800MPa โดยยังคงความยืดหยุ่น 25% ปรับตัวให้กับรายละเอียดบางกว่า (ต่ํากว่า 0.05 มม.)
สายผสมนิกเซล-คาร์บอนนาโนท่อ: ความสามารถในการนําไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึง 6.5 × 107 S / m ตอบสนองความต้องการความคืบหน้าต่ําของแพลตฟอร์มความดันสูง 800V
ปรับปรุงกระบวนการ:
การผสมผสานด้วยเสียงฉีดฉลาด: ติดตามในเวลาจริงของพลังงานผสมผสานและความกว้างของอัลการิทึม AI เพิ่มผลิตต่อผสมผสานจาก 95% เป็น 99.5%
การผลิตสารเสริมสายนิกเกิล: การพิมพ์ 3 มิติของแผ่นนิกเกิลที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อน (เช่นช่องการระบายความร้อนแบบสเปิรอล) เพื่อปรับตัวให้เข้ากับการออกแบบโมดูลแบตเตอรี่ที่มีรูปร่างพิเศษ
การพัฒนาที่ยั่งยืน
การพัฒนาแผ่นนิเคิลไร้ไฟฟ้า: สร้างชั้นนิเคิลโดยตรงบนพื้นผิวของพื้นฐานทองแดงผ่านการฝากควายเคมี (CVD) เพื่อลดมลพิษของน้ําเสีย
การปรับปรุงระบบการรีไซเคิลแผ่นนิเคิล: ใช้เทคโนโลยีการทําความร้อนด้วยการชักไฟฟ้าแม่เหล็กเพื่อให้เกิดการแยกแผ่นนิเคิลและเซลล์แบตเตอรี่โดยไม่มีการสูญเสีย และอัตราการฟื้นฟูวัสดุเป้าหมายคือ ≥ 98%
สรุป
สายนิกเกิลเป็นองค์ประกอบหลักที่ "มองไม่เห็น แต่มีความสําคัญ" ในแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ และผลประกอบของมันต้องตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของหลายมิติ เช่น ไฟฟ้าและสิ่งแวดล้อมด้วยการพัฒนาแพลตฟอร์มความดันสูง 800V เทคโนโลยีการชาร์จที่รวดเร็วมาก และแบตเตอรี่แบบแข็งและการบูรณาการและยังคงสนับสนุนการเจริญในเทคโนโลยีแบตเตอรี่พลังงาน 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.
สายนิกเกิลมีหน้าที่หลัก เช่น การเชื่อมต่อไฟฟ้า การสนับสนุนโครงสร้าง และการป้องกันความปลอดภัยในแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ (โดยเฉพาะแบตเตอรี่พลังงาน)ผลประกอบการของพวกเขามีผลกระทบโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือการวิเคราะห์อย่างละเอียดจาก 2 ด้านคือ สถานการณ์การใช้งานเฉพาะเจาะจง และความต้องการทางเทคนิค
I. การใช้เชิงเฉพาะเจาะจงของแผ่นนิกเกิลในแบตเตอรี่ของรถพลังงานใหม่
1. การเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างเซลล์แบตเตอรี่:
สถานการณ์การใช้งาน
ติดต่อแท็บอิเล็กทรอัดบวกและลบ (แท็บอิเล็กทรอัดบวกอะลูมิเนียม,แท็บทองแดงลบ) ของเซลล์แบตเตอรี่ตัวเดียวกับบัสบาร์ในโมดูลเพื่อสร้างเส้นทางกระแสไฟฟ้า
กรณีทั่วไป: ในโมดูลแบตเตอรี่ 4680 ของเทสลาสายนิกเกิลติดต่อแท็บเซลล์แบตเตอรี่กับบัสบาร์จากสแตนเลส โดยการปั่นด้วยเลเซอร์ โดยรองรับกระแสการปล่อยไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุด 150A
หน้าที่หลัก:
ลดความต้านทานการสัมผัส (เป้าหมาย < 2mΩ) ลดการสูญเสียพลังงาน และปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่
การกระจายความหนาแน่นของกระแสเพื่อหลีกเลี่ยงการอุ่นเกินของแท็บ (เช่นการควบคุมอุณหภูมิ ≤ 80 °C ระหว่างการชาร์จเร็ว)
2การติดตั้งโมดูลโครงสร้างและความเครียด
สถานการณ์การใช้งาน:
เป็นชิ้นเชื่อมระหว่างเซลล์ ตําแหน่งของเซลล์ถูกกําหนดโดยการปั่นจุดหรือปั่นเลเซอร์ซึ่งใช้กันทั่วไปในแบตเตอรี่กล่องอลูมิเนียมสี่เหลี่ยม (เช่น CATL CTP โมดูล) และแบตเตอรี่ซอฟแพ็ค (เช่น แบตเตอรี่ LG New Energy).
ฟังก์ชันหลัก:
ละเอียดความกว้างของเซลล์ระหว่างการชาร์จและการปล่อย (ประมาณ 10% ~ 15%) เพื่อป้องกันแท็บจากการแตกหรือ diaphragm จากการเจาะ
ให้การสนับสนุนทางกลเพื่อให้มั่นคงทางโครงสร้างของโมดูลภายใต้การสั่นสะเทือน (เช่นการขับรถที่ไม่เสถียร, ความถี่ของการสั่นสะเทือน 5 ~ 2000Hz)
3องค์ประกอบป้องกันความปลอดภัย: เข็มขัดไฟฟิวส์ และป้องกันการกระจายไฟเกิน
สถานการณ์การใช้งาน:
ออกแบบเป็นเข็มขัดนิกเกิลที่สามารถหลอม (เช่นโครงสร้างที่บางหรือขุมในท้องถิ่น) มันถูกเชื่อมต่อเป็นชุดในวงจรแบตเตอรี่
ฟังก์ชันหลัก:
เมื่อกระแสไฟฟ้าเกินขั้นต่ํา (เช่นกระแสไฟฟ้าคลายสั้น > 500A) เข็มขัดนิเคิลจะหลอมขึ้นก่อนเซลล์ ตัดวงจร และป้องกันการหลุดร้อน
เวลาตอบสนองต้องควบคุมภายใน 10ms และความต้านทานของความละเอียดหลังจากการละลายต้อง ≥ 100MΩ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย
4การบูรณาการระบบจัดการความร้อน
สถานการณ์การใช้งาน:
ในฐานะสื่อการถ่ายทอดความร้อน, มันถ่ายทอดความร้อนจากเซลล์แบตเตอรี่ไปยังแผ่นหรือเปลือกปรับความเย็นน้ําโมดูล, และใช้ร่วมกับกรีสซิลิโคนที่นําความร้อน.
ฟังก์ชันหลัก:
ความสามารถในการนําความร้อนต้อง ≥90W/(m・K) และเป้าหมายคือการควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์แบตเตอรี่ให้ ≤2 °C เพื่อหลีกเลี่ยงการล่มสลายของกําลังที่เกิดจากการอุ่นเกินในท้องถิ่น
สริปนิกเกิลบางส่วนถูกออกแบบเป็นโครงสร้างไมโครแคนเนลและถูกใส่ในท่อเย็นของเหลวเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อน (เช่นวิธีแก้ไขการเย็นโดยตรงของแบตเตอรี่ใบ BYD)
5ความต้องการกระบวนการและความน่าเชื่อถือ
ความแม่นยําของมิติ: ความละเอียดความหนา ± 5% (เช่น 0.1 มม.)สายนิกเกิลความอดทน ± 0.005mm) ความอดทนความกว้าง ± 0.1mm เพื่อรับรองความสามารถในการปรับปรุงของอุปกรณ์ปั่นอัตโนมัติ
คุณภาพผิว:
ความหยาบ Ra≤1.6μm, หลีกเลี่ยงการเจาะหลอดกลาก
ไม่มีสีออกซิเดชั่น คราบน้ํามัน ด้านผิวการผสมผสานต้องถูกเคลียร์ด้วยสับสนธินิเคิล-ฟอสฟอรัส (ความหนาของการผสมผสาน 2 ~ 5μm) เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการผสาน
ความสามารถติดตามได้: เลขชุด, ประกอบทางเคมี (Ni≥99.5%, ภาวะจาง Fe≤0.1%, Cu≤0.05%),ข้อมูลและคุณสมบัติกลของแผ่นนิกเกิลต้องบันทึกเพื่อตอบสนองความต้องการของระบบการจัดการคุณภาพ IATF 16949.
II. ความท้าทายทางเทคนิคทั่วไปและการแก้ไข
1ความต้องการ ultra-thin ภายใต้ความหนาแน่นพลังงานสูง
ความท้าทาย: เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ (เป้าหมาย ≥300Wh/kg)สายนิกเกิลจําเป็นต้องลดจาก 0.15 มิลลิเมตร เป็นน้อยกว่า 0.08 มิลลิเมตร แต่มันง่ายที่จะทําให้ความแข็งแรงลดลง
การแก้ไข:
ใช้กระบวนการม้วนเย็น + กระบวนการผสมผสานเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงและความยืดหยุ่นผ่านการปรับปรุงเมล็ด (ขนาดเมล็ดเฉลี่ย ≤10μm)
พัฒนาเทปประกอบ นิเคิล-กราเฟน เนื้อหากราเฟน 5% สามารถเพิ่มความแข็งแรงในการดึงถึง 30% โดยยังคงการนําไฟมากกว่า 95%
2การปรับปรุงการระบายความร้อนในกรณีการชาร์จเร็ว
ความท้าทาย: ระหว่างการชาร์จความเร็วสูงสุด 480kW อุณหภูมิของจุดเชื่อมเทปนิกเกิลอาจเกิน 150 °C ส่งผลให้มีอ๊อกไซเดชั่นของนิกเกิลหรือความล้มเหลวของข้อผสมผสม
การแก้ไข:
การเคลือบเงิน (ความหนา 1 ~ 2μm) บนผิวของเทปนิกเกิลเพิ่มความสามารถในการนําความร้อนถึง 420W / (((m・K) และประสิทธิภาพการระบายความร้อนเพิ่มขึ้น 50%
ออกแบบโครงสร้างเทปนิเคิลที่ระบายกระแสเพื่อเพิ่มพื้นที่การระบายความร้อน และร่วมมือกับการเย็นของเหลวแบบไมโครแคนเนล เพื่อลดอุณหภูมิจุดร้อนได้มากกว่า 20 °C
3เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนภายใต้ความต้องการของชีวิตยาว
ความท้าทาย: ในแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งาน ≥3000 ครั้ง การกัดกรดสามารถเกิดขึ้นเมื่อเทปนิกเกิลติดต่อกับเอเลคโทรลิตนาน
การแก้ไข:
การใช้เทคโนโลยีการเคลือบไนเคิลด้วยความว่าง เพื่อสร้างเคลือบไนเคิลบริสุทธิ์ที่ไม่ขัดขวาง (ความหนา ≥ 3μm) เพื่อป้องกันการเจาะเข้าไปของเอเลคโทรลิต
พัฒนากระบวนการเสริมภาพหนัง passivation เพิ่มความหนาของ NiO film จาก 5nm เป็น 20nm ผ่านการออกซิเดชั่นทางสารประกอบไฟฟ้า และลดอัตราการกัดเป็น 0.01μm / ปี
III. แนวโน้มทางเทคโนโลยีในอนาคต
การนวัตกรรมของวัตถุ:
สายนิกเกิล nanocrystalline (ขนาดเมล็ด < 100nm): ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นถึง 800MPa โดยยังคงความยืดหยุ่น 25% ปรับตัวให้กับรายละเอียดบางกว่า (ต่ํากว่า 0.05 มม.)
สายผสมนิกเซล-คาร์บอนนาโนท่อ: ความสามารถในการนําไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึง 6.5 × 107 S / m ตอบสนองความต้องการความคืบหน้าต่ําของแพลตฟอร์มความดันสูง 800V
ปรับปรุงกระบวนการ:
การผสมผสานด้วยเสียงฉีดฉลาด: ติดตามในเวลาจริงของพลังงานผสมผสานและความกว้างของอัลการิทึม AI เพิ่มผลิตต่อผสมผสานจาก 95% เป็น 99.5%
การผลิตสารเสริมสายนิกเกิล: การพิมพ์ 3 มิติของแผ่นนิกเกิลที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อน (เช่นช่องการระบายความร้อนแบบสเปิรอล) เพื่อปรับตัวให้เข้ากับการออกแบบโมดูลแบตเตอรี่ที่มีรูปร่างพิเศษ
การพัฒนาที่ยั่งยืน
การพัฒนาแผ่นนิเคิลไร้ไฟฟ้า: สร้างชั้นนิเคิลโดยตรงบนพื้นผิวของพื้นฐานทองแดงผ่านการฝากควายเคมี (CVD) เพื่อลดมลพิษของน้ําเสีย
การปรับปรุงระบบการรีไซเคิลแผ่นนิเคิล: ใช้เทคโนโลยีการทําความร้อนด้วยการชักไฟฟ้าแม่เหล็กเพื่อให้เกิดการแยกแผ่นนิเคิลและเซลล์แบตเตอรี่โดยไม่มีการสูญเสีย และอัตราการฟื้นฟูวัสดุเป้าหมายคือ ≥ 98%
สรุป
สายนิกเกิลเป็นองค์ประกอบหลักที่ "มองไม่เห็น แต่มีความสําคัญ" ในแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ และผลประกอบของมันต้องตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของหลายมิติ เช่น ไฟฟ้าและสิ่งแวดล้อมด้วยการพัฒนาแพลตฟอร์มความดันสูง 800V เทคโนโลยีการชาร์จที่รวดเร็วมาก และแบตเตอรี่แบบแข็งและการบูรณาการและยังคงสนับสนุนการเจริญในเทคโนโลยีแบตเตอรี่พลังงาน 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.
