新能源電池包中為什么用鎳：關(guān)鍵材料與連接解決方案

在新能源汽車電池包的設(shè)計(jì)與制造中，材料的科學(xué)選用極大地決定了系統(tǒng)的安全性、可靠性和壽命。鎳作為一種關(guān)鍵功能材料，尤其在電氣連接領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。本文將結(jié)合行業(yè)實(shí)踐與國家標(biāo)準(zhǔn)，全面探討鎳在電池包中的應(yīng)用價(jià)值。

一、鎳的特征及標(biāo)號(hào)體系

1. 鎳的性質(zhì)

鎳具備出色的耐腐蝕性、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、穩(wěn)定的機(jī)械性能和焊接適配性。其在潮濕、酸堿環(huán)境中仍能保持表面穩(wěn)定，顯著減緩電化學(xué)腐蝕，同時(shí)可與銅、鋁、鋼等多種金屬形成高可靠性連接。

2. 中國牌號(hào)體系

根據(jù) GB/T 5235《加工鎳及鎳合金牌號(hào)和化學(xué)成分》，常見純鎳牌號(hào)包括：

• N4（鎳鈷≥99.9%）：高純度，用于更高性能場景；

• N6（鎳鈷含量≥99.5%）：綜合性能優(yōu)異，成本適中，廣泛應(yīng)用于電池連接部件；

• N8（鎳鈷≥99.0%）：滿足一般工業(yè)需求。

以“N”為前綴(代表鎳)，數(shù)字編號(hào)反映純度等級(jí)

電池包中多采用N6及以上牌號(hào)，以確保材料的一致性和穩(wěn)定性。

3. 導(dǎo)體基材的加工狀態(tài)標(biāo)識(shí)

按 GB/T 17792《鎳及鎳合金帶材》，常見狀態(tài)分為：

• M（軟態(tài)）：延展性好，適于沖壓成形（如采集片）；

• Y2（半硬）、Y（硬態(tài)）：強(qiáng)度高，適用于結(jié)構(gòu)件或需一定剛度的場合。

母材加工狀態(tài)分類與代號(hào)說明表

二、銅鋁連接中的鎳應(yīng)用

1. 鎳的核心優(yōu)勢(shì)：抑制電偶腐蝕

銅與鋁電極電位差高達(dá)約2V，直接接觸易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致連接失效。鎳的電位介于二者之間，作為中間層可有效緩沖電位差，顯著提升連接的長期可靠性。

2. 母排鍍鎳工藝

銅排或鋁排表面電鍍鎳層（通常3–8μm），需符合 GB/T 9797《金屬覆蓋層 鎳+鉻和銅+鎳+鉻電鍍層》，具備以下特點(diǎn)：

• 均勻無孔隙，結(jié)合力強(qiáng)；

• 通過中性鹽霧試驗(yàn)96小時(shí)以上無腐蝕；

• 提供穩(wěn)定、低電阻的接觸界面。

在新能源動(dòng)力電池模組中，銅鍍鎳與鋁（匯流排） 的連接處理，核心目的是為了解決銅鋁直接連接產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕問題

3. 軟連接貼鎳片工藝

軟排（銅箔或鋁箔疊層）端部常激光焊接或釬焊鎳片，既作為焊接過渡層（改善鋁的可焊性），也隔絕銅鋁母排直接接觸，提升抗振動(dòng)與耐環(huán)境能力。

4. 對(duì)焊接與連接性能的提升

鎳與銅、錫兼容性好，焊接熔合度高，可減少虛焊、裂紋等缺陷，焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度與導(dǎo)電穩(wěn)定性顯著優(yōu)于直接焊接。

三、電壓采集用鎳片

1. 材質(zhì)合規(guī)性與基礎(chǔ)性能

采集片常采用軟態(tài)N6純鎳帶，其電阻率穩(wěn)定、高溫抗氧化性強(qiáng)，符合 QC/T 29106《汽車用電線電纜技術(shù)條件》 對(duì)BMS采集材料的性能要求。

2. 表面質(zhì)量要求

• 無油污、氧化、毛刺；

• 多采用光亮退火或鈍化處理，保證焊接性并防止存儲(chǔ)氧化；

• 表面平整，與電芯極柱充分貼合，確保信號(hào)采集準(zhǔn)確。

3. 焊接與連接強(qiáng)度

鎳片與鋁極柱激光焊接形成冶金結(jié)合，焊點(diǎn)強(qiáng)度高（抗拉強(qiáng)度通?！?0MPa），耐振動(dòng)、抗疲勞，界面電阻低且長期穩(wěn)定。

四、加工成本分析

1. 原材料成本

鎳價(jià)雖高于銅鋁，但作為鍍層或小型沖壓件單件用量少，材料成本增加有限。

2. 加工工藝成本

電鍍、焊接鎳片需增加工序，但大幅提升了連接可靠性，避免了因腐蝕、失效導(dǎo)致的售后維修與召回風(fēng)險(xiǎn)，綜合成本效益顯著。

3. 銅鋁復(fù)合排替代方案的對(duì)比

鎳層的核心作用：鎳作為可靠的異種材料連接過渡層，完美適配電池包內(nèi)復(fù)雜的電氣與機(jī)械連接場景。

當(dāng)前，銅鋁復(fù)合排主要依靠超聲波焊、釬焊、擴(kuò)散焊及摩擦焊等工藝實(shí)現(xiàn)界面結(jié)合。這些工藝雖能有效隔絕銅鋁直接電接觸，緩解電化學(xué)腐蝕，然而其結(jié)合界面在長期機(jī)械振動(dòng)與劇烈熱循環(huán)工況下，仍面臨疲勞失效與可靠性下降的風(fēng)險(xiǎn)。

相較而言，鍍鎳或貼鎳片作為經(jīng)典成熟的工藝路線，展現(xiàn)出更卓越的綜合優(yōu)勢(shì)。該方案通過將異種金屬連接轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的“鎳-鎳”或“鎳-錫”同質(zhì)連接，極大提升了界面的化學(xué)穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度。其工藝適應(yīng)性廣、生產(chǎn)良率高、長期性能經(jīng)過充分驗(yàn)證，因此至今仍是高可靠性、長壽命電池系統(tǒng)連接方案的首選技術(shù)路徑。

五、總結(jié)

鎳在新能源電池包中雖不為主材，卻是保障電氣連接長期可靠的關(guān)鍵材料。其通過抑制電偶腐蝕、提升焊接質(zhì)量、保障信號(hào)穩(wěn)定性，為電池系統(tǒng)安全保駕護(hù)航。

作為新能源電池連接解決方案專家，人禾在鎳材選用（符合國標(biāo)）、鍍層工藝、焊接技術(shù)方面深耕多年，確保每一條連接母排、每一片采集鎳片都具備高可靠性與一致性。人禾致力于為客戶提供安全、高效、創(chuàng)新的電池連接系統(tǒng)解決方案。歡迎聯(lián)系我們獲取專屬新能源母排定制方案！

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