鎳：電池包連接母排不可忽視的“安全密碼”

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(chē)電池包的設計與制造中，材料的科學(xué)選用極大地決定了系統的安全性、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(zhù)重要作用。本文將結合行業(yè)實(shí)踐與國家標準，全面探討鎳在電池包中的應用價(jià)值。

一、鎳的特征及標號體系

1. 鎳的性質(zhì)

鎳具備出色的耐腐蝕性、良好的導電導熱性、穩定的機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定，顯著(zhù)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. 中國牌號體系

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

• N4（鎳鈷≥99.9%）：高純度，用于更高性能場(chǎng)景；

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

• N8（鎳鈷≥99.0%）：滿(mǎn)足一般工業(yè)需求。

以“N”為前綴(代表鎳)，數字編號反映純度等級

電池包中多采用N6及以上牌號，以確保材料的一致性和穩定性。

3. 導體基材的加工狀態(tài)標識

按 GB/T 17792《鎳及鎳合金帶材》，常見(jiàn)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)）：強度高，適用于結構件或需一定剛度的場(chǎng)合。

母材加工狀態(tài)分類(lèi)與代號說(shuō)明表

二、銅鋁連接中的鎳應用

1. 鎳的核心優(yōu)勢：抑制電偶腐蝕

銅與鋁電極電位差高達約2V，直接接觸易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，導致連接失效。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(zhù)提升連接的長(cháng)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(wú)孔隙，結合力強；

• 通過(guò)中性鹽霧試驗96小時(shí)以上無(wú)腐蝕；

• 提供穩定、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(wèn)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(guò)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)機械強度與導電穩定性顯著(zhù)優(yōu)于直接焊接。

三、電壓采集用鎳片

1. 材質(zhì)合規性與基礎性能

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

2. 表面質(zhì)量要求

• 無(wú)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氧化；

• 表面平整，與電芯極柱充分貼合，確保信號采集準確。

3. 焊接與連接強度

鎳片與鋁極柱激光焊接形成冶金結合，焊點(diǎn)強度高（抗拉強度通?！?0MPa），耐振動(dòng)、抗疲勞，界面電阻低且長(cháng)期穩定。

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、失效導致的售后維修與召回風(fēng)險，綜合成本效益顯著(zhù)。

3. 銅鋁復合排替代方案的對比

鎳層的核心作用：鎳作為可靠的異種材料連接過(guò)渡層，完美適配電池包內復雜的電氣與機械連接場(chǎng)景。

當前，銅鋁復合排主要依靠超聲波焊、釬焊、擴散焊及摩擦焊等工藝實(shí)現界面結合。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，然而其結合界面在長(cháng)期機械振動(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。

相較而言，鍍鎳或貼鎳片作為經(jīng)典成熟的工藝路線(xiàn)，展現出更卓越的綜合優(yōu)勢。該方案通過(guò)將異種金屬連接轉化為穩定的“鎳-鎳”或“鎳-錫”同質(zhì)連接，極大提升了界面的化學(xué)穩定性與機械強度。其工藝適應性廣、生產(chǎn)良率高、長(cháng)期性能經(jīng)過(guò)充分驗證，因此至今仍是高可靠性、長(cháng)壽命電池系統連接方案的首選技術(shù)路徑。

五、總結

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

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