สายนิเคิลมีบทบาทอะไรในแบตเตอรี่?
สายนิกเกิลใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตแบตเตอรี่ลิทธิียม ซึ่งตรงกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่โดดเด่น และความต้องการทางการทํางานของแบตเตอรี่ลิทธิียมต่อไปนี้คือการวิเคราะห์จากสองด้าน: เหตุผลหลักและหน้าที่เฉพาะเจาะจง
I. สาเหตุหลักของการใช้แผ่นนิเคิลในการผลิตแบตเตอรี่ลิตียม
1อุปทานและความมั่นคงที่ดี
ความสามารถในการนําไฟ: ความสามารถในการนําไฟของนิกเกิลบริสุทธิ์อยู่ที่ประมาณ 5.9 × 107 S / m (รองจากทองแดงและเงินเท่านั้น)ซึ่งสามารถรับประกันการส่งไฟฟ้าในแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดการสูญเสียพลังงาน.
ความมั่นคงในสิ่งแวดล้อม: ระหว่างกระบวนการชาร์จและการปล่อยแบตเตอรี่ลิธีียม (โดยเฉพาะในกรณีความดันสูงและกระแสไฟฟ้าสูง)สายนิกเกิลขนาดเล็ก และไม่ง่ายที่จะทําให้สัมผัสไม่ดี เนื่องจากความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (-40 °C ~ 85 °C)
2ความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีและความเข้ากันได้ด้วยสารเคมี
การกัดกร่อนของอิเล็กทรอลิท: อิเล็กทรอลิทของแบตเตอรี่ลิธีียมส่วนใหญ่เป็นสารแก้วคาร์บอเนตของลิธีียมเฮกซาฟลอโรฟอสเฟต (LiPF6) ซึ่งเป็นกรดอ่อนแอฟิล์ม passivation ของ nickel oxide (NiO) สามารถสร้างขึ้นได้ง่ายๆ บนผิวของแผ่น nickel เพื่อป้องกันการกัดกรองต่อไปขณะที่โลหะ เช่น เหล็กและอลูมิเนียมถูกคอรอเรชั่นโดยอิเล็กทรอลิทได้ง่าย
ไม่มีความเสี่ยงของการปฏิกิริยาทางเคมี: นิเคิลและลิธีียม (Li) ไม่มีปฏิกิริยาข้างเคียงที่รุนแรง, หลีกเลี่ยงการล้มเหลวของวัสดุหรืออันตรายต่อความปลอดภัย (เมื่อเทียบกับแผ่นทองแดง, ซึ่งอาจเป็นสับสนธิกับลิธีียม,สร้างความเสียหายต่อโครงสร้าง).
3. ผลงานการประมวลผลที่ดีและการปรับปรุงการปั่น
ความยืดหยุ่น: สายนิกเกิลสามารถแปรรูปเป็นความหนา ultra-thin ของ 0.05 ~ 2mm และไม่ง่ายที่จะแตกเหมาะสําหรับการจัดวางพื้นที่ที่คอมพัคต์ของแบตเตอรี่ความแม่นยํา (เช่นแบตเตอรี่พัคอ่อนและแบตเตอรี่ทรงกระบอก).
ความน่าเชื่อถือในการผสม: สายและแท็บของไนเคิล (มักเป็นอลูมิเนียมหรือทองแดง) และเปลือก (สแตนเลส/อลูมิเนียม) สามารถเชื่อมต่อกันอย่างมั่นคงผ่านการผสม ultrasonic และผสมเลเซอร์และความแข็งแรงในการดึงของสอยสามารถบรรลุ 50 ~ 100MPa, ซึ่งสูงกว่าวิธีการ riveting หรือ gluing แบบดั้งเดิม
4ความสมดุลระหว่างค่าใช้จ่ายและความปลอดภัย
ประสิทธิภาพในเรื่องค่าใช้จ่าย: แม้ค่าใช้จ่ายจะสูงกว่าสายสแตนเลสเคลียร์, มันต่ํากว่าแผ่นทองแดงบริสุทธิ์ และผลงานทั่วไป (ความสามารถในการขับเคลื่อน, ความต้านทานต่อการกัดกร่อน, การปั่น) ดีกว่า เหมาะสําหรับการผลิตอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
ความหลากหลายของความปลอดภัย: สายนิกเกิลมีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง ซึ่งสามารถปรับความกว้างของปริมาณของแบตเตอรี่ระหว่างการชาร์จและการปล่อย (ประมาณ 10% ~ 20%),ลดความเสี่ยงของการแตกของแท็บหรือวงจรสั้น.
II. บทบาทเฉพาะของแผ่นนิกเกิลในแบตเตอรี่ลิตียม
1. การเชื่อมต่อแท็บและการนําไฟฟ้า
สถานการณ์การกระทํา: เชื่อมแท็บบวกและลบกับวงจรภายนอก (เช่นบัสบาร์ของโมดูลแบตเตอรี่) เพื่อสร้างเส้นทางกระแสไฟฟ้า
ค่าหลัก:
ให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่ออัมพานซ์ต่ําระหว่างแท็บ (แผ่นอลูมิเนียมบวกโฟลยทองแดงลบ) และตัวนําภายนอกเพื่อลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ (มักจะเพิ่มความต้านทานภายในถึง < 5mΩ).
การกระจายความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่แท็บ เพื่อหลีกเลี่ยงการอุ่นเกินในท้องถิ่น (เช่นเมื่อปล่อยไฟฟ้าด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ สายนิกเกิลสามารถควบคุมอุณหภูมิ ≤ 60 °C)
2. การสนับสนุนโครงสร้างและการติดตั้งโมดูลแบตเตอรี่
สถานการณ์การกระทํา: เป็นชิ้นเชื่อมระหว่างเซลล์ในโมดูล ปรับตําแหน่งเซลล์และส่งความเครียดทางกล
ค่าหลัก:
ใช้การปรับปรุงความยืดหยุ่นของแผ่นนิกเกิลเพื่อดูดซึมพลังงานการสั่นสะเทือน (เช่นการบ่นระหว่างขับรถ) และลดความเสี่ยงของการเจาะแผ่นฉากที่เกิดจากการย้ายเซลล์
เส้นนิเคิลบางมาก (เช่น 0.1 มม.) สามารถเข้ากับพื้นผิวของเซลล์ได้อย่างใกล้ชิด ช่วยประหยัดพื้นที่โมดูลและเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน (ประมาณ 5 ~ 10Wh / L)
3การป้องกันความปลอดภัยและการช่วยเหลือในการจัดการความร้อน
ป้องกันไฟฟิวส์: บางสายนิกเกิลได้ถูกออกแบบเป็นโครงสร้างที่สามารถหลอมหลอมได้ (เช่นพื้นที่ว่างหรือบาง) เมื่อแบตเตอรี่มีกระแสไฟฟ้าเกินขั้น (เช่นกระแสไฟฟ้าตัดสายสั้น > 100A) สายนิกเกิลจะหลอมหลอมก่อนเซลล์แบตเตอรี่ตัดวงจรและป้องกันการหลบหนีจากความร้อน
การระบายความร้อนและการระบายความร้อน: ความสามารถในการระบายความร้อนของแผ่นนิเคิลคือ 90W / ((m · K) ซึ่งสามารถถ่ายทอดความร้อนจากเซลล์แบตเตอรี่ไปยังโครงโมดูลหรือแผ่นเย็นน้ําเมื่อใช้กับกาวนําความร้อน, ความต้านทานทางความร้อนสามารถลดลง 30% ~ 50%
4. ความเหมาะสมของกระบวนการและการผลิตแบบมาตรฐาน
การปรับปรุงระบบอัตโนมัติ: สายนิกเกิลสามารถถูกสร้างโดยการเจาะและม้วนความเร็วสูง และสามารถปรับปรุงกับการล่อ, การเลเมนและกระบวนการอัตโนมัติอื่น ๆ ของสายการผลิตแบตเตอรี่ลิธีียมมีประสิทธิภาพการผลิต 50 ~ 100 ชิ้น/นาที.
มาตรฐานอุตสาหกรรมผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิธีียมหลัก (เช่น CATL และ Panasonic) ใช้แผ่นนิเคิลเป็นวัสดุเชื่อมต่อมาตรฐานเพื่ออํานวยความสะดวกในการร่วมมือกับโซ่จําหน่ายและควบคุมคุณภาพ.
III แนวโน้มในอนาคต: การปรับปรุงผลงานและนวัตกรรมวัสดุ
Ultra-thin and composite: พัฒนาแผ่นนิเคิลความหนาต่ํากว่า 0.03 มิลลิเมตร หรือแผ่นนิเคิล-ทองแดง-กราเฟนประกอบ เพื่อเพิ่มการนําและความยืดหยุ่น
การไม่เคลือบ: เปลี่ยนเคลือบไนเคิลแบบดั้งเดิมด้วยเทคโนโลยีเคลือบนาโน (เช่นเคลือบคล้ายเพชร) เพื่อลดต้นทุนและปรับปรุงความทนทานต่อการกัดกร่อน
การรีไซเคิล: การวิจัยเทคโนโลยีการแยกแยกของสายนิกเกิล(เช่น การแยกแยกความเปราะบางในอุณหภูมิต่ํา) โดยมีเป้าหมายที่จะเพิ่มอัตราการฟื้นฟูของนิกเกิลจากปัจจุบัน 70% เป็นมากกว่า 95% ตามความต้องการของเศรษฐกิจหมุนเวียน
สายนิกเกิลยังคงเป็น "มาตรฐานทองคํา" ของวัสดุเชื่อมแบตเตอรี่ลิธีียม ด้วยข้อดีด้านการทํางานที่ครบวงจรของพวกเขา และบทบาทของพวกเขาเป็นสิ่งที่ไม่สามารถแทนที่ได้เมื่อเทคโนโลยีแบตเตอรี่พัฒนาไปสู่ความหนาแน่นของพลังงานสูงและอายุยาว, การปรับปรุงผลงานและการใช้งานใหม่ของแผ่นนิเคิลจะยังคงเป็นจุดสําคัญของอุตสาหกรรม
สายนิเคิลมีบทบาทอะไรในแบตเตอรี่?
สายนิกเกิลใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตแบตเตอรี่ลิทธิียม ซึ่งตรงกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่โดดเด่น และความต้องการทางการทํางานของแบตเตอรี่ลิทธิียมต่อไปนี้คือการวิเคราะห์จากสองด้าน: เหตุผลหลักและหน้าที่เฉพาะเจาะจง
I. สาเหตุหลักของการใช้แผ่นนิเคิลในการผลิตแบตเตอรี่ลิตียม
1อุปทานและความมั่นคงที่ดี
ความสามารถในการนําไฟ: ความสามารถในการนําไฟของนิกเกิลบริสุทธิ์อยู่ที่ประมาณ 5.9 × 107 S / m (รองจากทองแดงและเงินเท่านั้น)ซึ่งสามารถรับประกันการส่งไฟฟ้าในแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดการสูญเสียพลังงาน.
ความมั่นคงในสิ่งแวดล้อม: ระหว่างกระบวนการชาร์จและการปล่อยแบตเตอรี่ลิธีียม (โดยเฉพาะในกรณีความดันสูงและกระแสไฟฟ้าสูง)สายนิกเกิลขนาดเล็ก และไม่ง่ายที่จะทําให้สัมผัสไม่ดี เนื่องจากความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (-40 °C ~ 85 °C)
2ความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีและความเข้ากันได้ด้วยสารเคมี
การกัดกร่อนของอิเล็กทรอลิท: อิเล็กทรอลิทของแบตเตอรี่ลิธีียมส่วนใหญ่เป็นสารแก้วคาร์บอเนตของลิธีียมเฮกซาฟลอโรฟอสเฟต (LiPF6) ซึ่งเป็นกรดอ่อนแอฟิล์ม passivation ของ nickel oxide (NiO) สามารถสร้างขึ้นได้ง่ายๆ บนผิวของแผ่น nickel เพื่อป้องกันการกัดกรองต่อไปขณะที่โลหะ เช่น เหล็กและอลูมิเนียมถูกคอรอเรชั่นโดยอิเล็กทรอลิทได้ง่าย
ไม่มีความเสี่ยงของการปฏิกิริยาทางเคมี: นิเคิลและลิธีียม (Li) ไม่มีปฏิกิริยาข้างเคียงที่รุนแรง, หลีกเลี่ยงการล้มเหลวของวัสดุหรืออันตรายต่อความปลอดภัย (เมื่อเทียบกับแผ่นทองแดง, ซึ่งอาจเป็นสับสนธิกับลิธีียม,สร้างความเสียหายต่อโครงสร้าง).
3. ผลงานการประมวลผลที่ดีและการปรับปรุงการปั่น
ความยืดหยุ่น: สายนิกเกิลสามารถแปรรูปเป็นความหนา ultra-thin ของ 0.05 ~ 2mm และไม่ง่ายที่จะแตกเหมาะสําหรับการจัดวางพื้นที่ที่คอมพัคต์ของแบตเตอรี่ความแม่นยํา (เช่นแบตเตอรี่พัคอ่อนและแบตเตอรี่ทรงกระบอก).
ความน่าเชื่อถือในการผสม: สายและแท็บของไนเคิล (มักเป็นอลูมิเนียมหรือทองแดง) และเปลือก (สแตนเลส/อลูมิเนียม) สามารถเชื่อมต่อกันอย่างมั่นคงผ่านการผสม ultrasonic และผสมเลเซอร์และความแข็งแรงในการดึงของสอยสามารถบรรลุ 50 ~ 100MPa, ซึ่งสูงกว่าวิธีการ riveting หรือ gluing แบบดั้งเดิม
4ความสมดุลระหว่างค่าใช้จ่ายและความปลอดภัย
ประสิทธิภาพในเรื่องค่าใช้จ่าย: แม้ค่าใช้จ่ายจะสูงกว่าสายสแตนเลสเคลียร์, มันต่ํากว่าแผ่นทองแดงบริสุทธิ์ และผลงานทั่วไป (ความสามารถในการขับเคลื่อน, ความต้านทานต่อการกัดกร่อน, การปั่น) ดีกว่า เหมาะสําหรับการผลิตอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
ความหลากหลายของความปลอดภัย: สายนิกเกิลมีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง ซึ่งสามารถปรับความกว้างของปริมาณของแบตเตอรี่ระหว่างการชาร์จและการปล่อย (ประมาณ 10% ~ 20%),ลดความเสี่ยงของการแตกของแท็บหรือวงจรสั้น.
II. บทบาทเฉพาะของแผ่นนิกเกิลในแบตเตอรี่ลิตียม
1. การเชื่อมต่อแท็บและการนําไฟฟ้า
สถานการณ์การกระทํา: เชื่อมแท็บบวกและลบกับวงจรภายนอก (เช่นบัสบาร์ของโมดูลแบตเตอรี่) เพื่อสร้างเส้นทางกระแสไฟฟ้า
ค่าหลัก:
ให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่ออัมพานซ์ต่ําระหว่างแท็บ (แผ่นอลูมิเนียมบวกโฟลยทองแดงลบ) และตัวนําภายนอกเพื่อลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ (มักจะเพิ่มความต้านทานภายในถึง < 5mΩ).
การกระจายความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่แท็บ เพื่อหลีกเลี่ยงการอุ่นเกินในท้องถิ่น (เช่นเมื่อปล่อยไฟฟ้าด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ สายนิกเกิลสามารถควบคุมอุณหภูมิ ≤ 60 °C)
2. การสนับสนุนโครงสร้างและการติดตั้งโมดูลแบตเตอรี่
สถานการณ์การกระทํา: เป็นชิ้นเชื่อมระหว่างเซลล์ในโมดูล ปรับตําแหน่งเซลล์และส่งความเครียดทางกล
ค่าหลัก:
ใช้การปรับปรุงความยืดหยุ่นของแผ่นนิกเกิลเพื่อดูดซึมพลังงานการสั่นสะเทือน (เช่นการบ่นระหว่างขับรถ) และลดความเสี่ยงของการเจาะแผ่นฉากที่เกิดจากการย้ายเซลล์
เส้นนิเคิลบางมาก (เช่น 0.1 มม.) สามารถเข้ากับพื้นผิวของเซลล์ได้อย่างใกล้ชิด ช่วยประหยัดพื้นที่โมดูลและเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน (ประมาณ 5 ~ 10Wh / L)
3การป้องกันความปลอดภัยและการช่วยเหลือในการจัดการความร้อน
ป้องกันไฟฟิวส์: บางสายนิกเกิลได้ถูกออกแบบเป็นโครงสร้างที่สามารถหลอมหลอมได้ (เช่นพื้นที่ว่างหรือบาง) เมื่อแบตเตอรี่มีกระแสไฟฟ้าเกินขั้น (เช่นกระแสไฟฟ้าตัดสายสั้น > 100A) สายนิกเกิลจะหลอมหลอมก่อนเซลล์แบตเตอรี่ตัดวงจรและป้องกันการหลบหนีจากความร้อน
การระบายความร้อนและการระบายความร้อน: ความสามารถในการระบายความร้อนของแผ่นนิเคิลคือ 90W / ((m · K) ซึ่งสามารถถ่ายทอดความร้อนจากเซลล์แบตเตอรี่ไปยังโครงโมดูลหรือแผ่นเย็นน้ําเมื่อใช้กับกาวนําความร้อน, ความต้านทานทางความร้อนสามารถลดลง 30% ~ 50%
4. ความเหมาะสมของกระบวนการและการผลิตแบบมาตรฐาน
การปรับปรุงระบบอัตโนมัติ: สายนิกเกิลสามารถถูกสร้างโดยการเจาะและม้วนความเร็วสูง และสามารถปรับปรุงกับการล่อ, การเลเมนและกระบวนการอัตโนมัติอื่น ๆ ของสายการผลิตแบตเตอรี่ลิธีียมมีประสิทธิภาพการผลิต 50 ~ 100 ชิ้น/นาที.
มาตรฐานอุตสาหกรรมผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิธีียมหลัก (เช่น CATL และ Panasonic) ใช้แผ่นนิเคิลเป็นวัสดุเชื่อมต่อมาตรฐานเพื่ออํานวยความสะดวกในการร่วมมือกับโซ่จําหน่ายและควบคุมคุณภาพ.
III แนวโน้มในอนาคต: การปรับปรุงผลงานและนวัตกรรมวัสดุ
Ultra-thin and composite: พัฒนาแผ่นนิเคิลความหนาต่ํากว่า 0.03 มิลลิเมตร หรือแผ่นนิเคิล-ทองแดง-กราเฟนประกอบ เพื่อเพิ่มการนําและความยืดหยุ่น
การไม่เคลือบ: เปลี่ยนเคลือบไนเคิลแบบดั้งเดิมด้วยเทคโนโลยีเคลือบนาโน (เช่นเคลือบคล้ายเพชร) เพื่อลดต้นทุนและปรับปรุงความทนทานต่อการกัดกร่อน
การรีไซเคิล: การวิจัยเทคโนโลยีการแยกแยกของสายนิกเกิล(เช่น การแยกแยกความเปราะบางในอุณหภูมิต่ํา) โดยมีเป้าหมายที่จะเพิ่มอัตราการฟื้นฟูของนิกเกิลจากปัจจุบัน 70% เป็นมากกว่า 95% ตามความต้องการของเศรษฐกิจหมุนเวียน
สายนิกเกิลยังคงเป็น "มาตรฐานทองคํา" ของวัสดุเชื่อมแบตเตอรี่ลิธีียม ด้วยข้อดีด้านการทํางานที่ครบวงจรของพวกเขา และบทบาทของพวกเขาเป็นสิ่งที่ไม่สามารถแทนที่ได้เมื่อเทคโนโลยีแบตเตอรี่พัฒนาไปสู่ความหนาแน่นของพลังงานสูงและอายุยาว, การปรับปรุงผลงานและการใช้งานใหม่ของแผ่นนิเคิลจะยังคงเป็นจุดสําคัญของอุตสาหกรรม
