Mga Pagtingin: 0 May-akda: Site Editor Oras ng Pag-publish: 2026-04-03 Pinagmulan: Site
Abstract: Habang mabilis na umuunlad ang New Energy Vehicles (NEVs) at large-scale Energy Storage Systems (ESS), ang mga power battery module ay nahaharap sa mas mahigpit na mga kinakailangan para sa high-current transmission, thermal management, at pagiging maaasahan ng koneksyon. Ang mga tradisyunal na single-metal na materyales sa koneksyon (gaya ng purong nickel o purong tanso) ay nakikipagpunyagi upang matugunan ang komprehensibong mga hinihingi sa pagganap ng mga high-energy-density na battery pack. Ang papel na ito ay sistematikong ginalugad ang mga microscopic na interfacial na katangian, electro-thermal na pisikal na katangian, at mga pakinabang ng aplikasyon ng Copper-Nickel Bimetallic Composites sa multi-cell na pagpupulong ng baterya. Ipinakikita ng pananaliksik na ang mga copper-nickel composite strips at busbars, na ginawa sa pamamagitan ng advanced roll cladding at mga proseso ng stamping, ay nakakamit ng mahusay na metallurgical bonding. Ang mga ito ay makabuluhang binabawasan ang panloob na resistensya ng system habang perpektong nireresolba ang mga hamon sa welding na nauugnay sa mataas na reflective na mga materyales, na nagbibigay ng perpektong solusyon sa antas ng materyal para sa katatagan ng istruktura at kaligtasan ng mga pack ng baterya.
Sa panahon ng pagpupulong ng mga module ng baterya ng lithium-ion, ang mga serye at parallel na koneksyon sa pagitan ng mga cell ay mga kritikal na salik na tumutukoy sa power output at kaligtasan ng buong system. Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing materyales sa koneksyon sa industriya ay nahaharap sa mga sumusunod na teknikal na bottleneck:
Purong Nickel: Bagama't ipinagmamalaki nito ang mahusay na paglaban sa oksihenasyon at pambihirang pagganap ng spot/laser welding, medyo mataas ang resistivity ng kuryente nito. Sa ilalim ng high-current charge/discharge na mga kondisyon, ang mga purong nickel connector ay bumubuo ng makabuluhang pag-init ng Joule, na humahantong hindi lamang sa pagkawala ng enerhiya kundi pati na rin sa isang mataas na panganib ng thermal runaway.
Pure Copper: Nagtataglay ng napakababang electrical resistivity at superior thermal conductivity. Gayunpaman, ang tanso ay may napakababang laser absorption rate (sa infrared spectrum) at madaling kapitan ng 'electrode sticking' at false welding sa panahon ng tradisyonal na resistance spot welding. Nagreresulta ito sa mababang mga ani sa pagpoproseso, na nagpapahirap sa direktang pag-aplay sa malakihang mga awtomatikong linya ng produksyon.
Upang malampasan ang mga pisikal na limitasyon ng mga single-metal na materyales na ito, ang Copper-Nickel Bimetallic Composites ay lumitaw bilang isang research hotspot at ang pangunahing pang-industriya na aplikasyon sa larangan ng mga materyales sa koneksyon ng baterya.
Ang pangunahing teknolohiya ng mga composite ng tanso-nikel ay nakasalalay sa kalidad ng pagkakabuklod ng dalawang interface ng metal. Ang mga moderno, mataas na kalidad na copper-nickel composite strips ay karaniwang ginagawa gamit ang cold roll cladding o hot rolling techniques.
Sa ilalim ng Scanning Electron Microscopy (SEM), ang interface ng mataas na kalidad na copper-nickel composites ay nagpapakita ng isang siksik, walang laman na katangian. Dahil ang parehong copper (Cu) at nickel (Ni) ay may Face-Centered Cubic (FCC) crystal lattice at halos magkatulad na atomic radii, ang mga atomo ng dalawang metal ay nagkakalat sa interface sa ilalim ng pressure at heat treatment ng proseso ng cladding, na bumubuo ng ultra-thin solid solution transition layer. na ito Ang Metallurgical Bond ay hindi lamang nagbibigay sa materyal ng napakataas na interlaminar peel strength—mabisang pumipigil sa delamination sa mga kasunod na proseso ng stamping at bending—kundi tinitiyak din nito na walang karagdagang contact resistance na nabubuo kapag ang mga electron ay lumilipat sa interface (ibig sabihin, nakakakuha ng magandang Ohmic contact).
Sa copper-nickel bimetallic na istraktura, ang purong tanso na base layer, na bumubuo ng mas malaking proporsyon ng kapal, ay nagsasagawa ng higit sa 85% ng kasalukuyang gawain. Kung ikukumpara sa mga purong nickel tab na may parehong dimensyon, ang pagpapatibay ng isang composite na istraktura ay maaaring mabawasan ang pangkalahatang panloob na pagtutol ng connector ng higit sa 60%. Ang ultra-low internal resistance na katangiang ito ay lubos na nagpapahusay sa charge at discharge C-rate na pagganap ng module ng baterya at epektibong binabawasan ang pagkawala ng linya.
Sa mga power battery pack, ang pag-iipon ng init ay ang pangunahing salik na nagdudulot ng mga aksidente sa kaligtasan. Ang Copper-Nickel Bimetallic Busbar ay gumagamit ng mataas na thermal conductivity ng tanso upang mabilis na maisagawa at mawala ang naisalokal na init na nalilikha ng mga terminal ng cell sa panahon ng pagcha-charge at pagdiskarga sa buong structural surface. Kasama ng mga liquid o air cooling system ng battery pack, makabuluhang pinabababa nito ang maximum temperature at temperature differentials ng module.
Ang tiyak na nakasuot ng localized na nickel layer ay ganap na nireresolba ang mga kahirapan sa welding ng purong tanso. Ang nickel layer ay maaaring matatag na sumisipsip ng laser energy at magbigay ng naaangkop na contact resistance sa panahon ng resistance spot welding upang makabuo ng weld nugget. Ipinapakita ng data ng pagsubok na kapag gumagamit ng copper-nickel composites para sa cell spot welding, ang weld pull force ay higit na lumalampas sa mga pamantayan ng industriya. Higit pa rito, ang mga weld spot ay makinis at walang spatter, na makabuluhang nagpapabuti sa yield rate ng multi-hole na mga busbar ng baterya sa mga automated na linya ng produksyon.
Batay sa mahusay na komprehensibong pagganap na binanggit sa itaas, ang customized na katumpakan na tanso-nickel bimetallic na naselyohang mga bahagi ay malawakang inilapat sa mga sumusunod na cutting-edge na larangan:
Electric Vehicle (EV & HEV) Power Battery Pack: Nagsisilbi bilang kasalukuyang mga collector at busbar para sa multi-cell modules (gaya ng 18650, 21700, at 4680 na malalaking cylindrical na cell), na nagbibigay ng vibration-resistant, high-current na mga pisikal na koneksyon.
Energy Storage Systems (ESS): Tinitiyak ang katatagan ng koneksyon at napakababang init na henerasyon sa mahabang mga lifecycle sa mataas na boltahe, malaking kapasidad na mga kabinet ng imbakan ng enerhiya.
Light Motive Power at Micro-Mobility (E-bikes at Power Tools): Nagbibigay ng mga compact at mahusay na conductive na solusyon sa koneksyon para sa space-constrained na mga battery pack.
Sa pamamagitan ng mapanlikhang disenyo ng istruktura at mga advanced na proseso ng pag-cladding, matagumpay na natamo ng mga copper-nickel bimetallic composites ang perpektong pagkakaisa ng 'high electrical and thermal conductivity' at 'high-reliability welding.' Nalalampasan nito ang mga likas na limitasyon ng single-metal na materyales sa mga engineering application, na nagbibigay ng malawak na antas ng kalayaan para sa disenyo ng high-energy-power na baterya module. Sa hinaharap, kasama ang higit na pagpapahusay ng katumpakan ng roll cladding at ang pagkahinog ng mga localized na nickel inlay at mga espesyal na teknolohiya ng stamping, ang mga copper-nickel bimetallic connectors ay hindi maiiwasang maglaro ng mas hindi mapapalitang papel na pundasyon sa pandaigdigang bagong chain ng supply ng enerhiya.
