關(guān)于鋰電池組組裝對導(dǎo)電連接鎳片的選擇指南
來源:寶鄂實業(yè)
2019-06-11 19:12
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一、常見導(dǎo)電片金屬材質(zhì)的理論電阻率(ρ)及金屬片電阻的計算
銅的電阻率:1.694uΩ.cm 純鎳的電阻率:6.9 uΩ.cm 純鐵的電阻率:9.78 uΩ.cm 鋁鎳合金電阻率:1.6~3.6 uΩ.cm根據(jù)R=ρL/S 即電阻=電阻率×長度÷截面積,可以算出各種導(dǎo)電連接片的電阻值,而再根據(jù)要通過電流的大小情況。機械抗拉力度這兩方面因素來選擇合適的連接導(dǎo)電片。當(dāng)然,成本因素也是需要考慮的。上述公式中,R的單位為Ω;ρ是電阻率;L是長度米;S是導(dǎo)體截面積mm²。(1Ω=1000mΩ 1mΩ=1000MΩ)
結(jié)論:金屬的導(dǎo)電能力與其電阻率成反比,電阻率和電阻越大則導(dǎo)電能力越差。并且,金屬材料因其純度不同會使其實際電阻比理論計算值增大,而導(dǎo)電能力是連接片的關(guān)鍵因素。
二、金屬片實際電阻的儀器測量:
測量金屬片材特別是長度較短的片材,因其電阻值很小,故并不能采用簡單的萬用表電阻檔作測量,而只能使用精密數(shù)字電橋或精密數(shù)字微歐電阻表,例如采用微歐電阻表測量金屬連接片電阻就非常方便。SUNKKO TR-1精密微歐電阻表,儀器最高分辯率為1微歐(0.000001Ω),測量范圍涵括所有規(guī)格尺寸的導(dǎo)電連接片。當(dāng)然,用戶亦可使用現(xiàn)成的4位高精度萬用表的電阻歐姆檔(200Ω檔),利用該檔的最高分辯率為0.01Ω(10mΩ),然后選取較長一段(1~2m或更長)連接片進(jìn)行測量電阻值。但此方法的準(zhǔn)確度很低,作為比較多種不同材質(zhì)連接片電阻尚可。
例:36V/10AH電動車電池組,若串聯(lián)連接采用鍍鎳鐵片0.15x8mmx3cm共10片串聯(lián)連接,導(dǎo)電片總共電阻值約為45mΩ,當(dāng)電池組工作時若以10A放電電流計算,可推算出總壓降線損約為0.45V,該壓降值占總電壓值的約1%,此選擇較為合理。不過,上述計算出的損耗并未包含各分組電池并聯(lián)焊片的損耗,故實際全組總損耗比上述的數(shù)值大出約1~1.5倍左右。
同時上述假設(shè)是從平均電流值為基礎(chǔ)的,而實際上電池在相當(dāng)多場合應(yīng)用時,其流出的峰值電流往往是平均值的幾倍,甚至十倍以上,因此考慮損耗和瞬間壓降時要重視,否則會對產(chǎn)品的啟動造成不良影響。從上表可知,并聯(lián)連接時可以選擇較小截面尺寸的連接片,而當(dāng)串聯(lián)連接時就必須選擇較大截面尺寸的連接片。
五、聚合物電芯對連接片的材質(zhì)要求:
聚合物電芯其電極引出材質(zhì)由電池類型及其技術(shù)工藝決定,電芯負(fù)極為純鎳引出,電芯正極為鋁片引出,負(fù)極純鎳片可與純鎳、鍍鎳材質(zhì)連接片焊接,但正極引出的鋁片是無法與純鎳或鍍鎳片焊接,而必須采用鋁鎳復(fù)合連接片才能焊接,并且在點焊時必須分清復(fù)合連接片鋁質(zhì)那面要與電芯正極鋁片相對才能焊接,此焊接工藝也簡稱為聚合物電芯正極鋁轉(zhuǎn)鎳工藝。SUNKKO-70C 脈沖對焊筆,專門為聚合物電池正極片鋁轉(zhuǎn)鎳工藝而特制,配合SUNKKO 709或719精密焊機能完成鋁極片的轉(zhuǎn)鎳焊接工作。
六、導(dǎo)電連接片時(厚度及寬度)的選擇
1、選擇連接片尺寸(厚度及寬度)的依據(jù)有兩個:A、流過連接片電流大小,通常以電池在產(chǎn)品工作中的最大輸出放電電流而定。例如:在移動電源(充電寶)中,電池最大輸出電流在3~4安倍左右;在電動自行車(10AH電池組)中,電池最大輸出電流在7~8安倍(車啟動電池約在20~30安倍間);在電動工具動力電池組中,電池最大輸出電流在10~15安倍左右;B、導(dǎo)電連接片的使用長度,通常以該段導(dǎo)電片通過電流后產(chǎn)生的電壓降落(線損耗)低于電池組總電壓的1%~1.5%來確定寬度,簡單來說就是長度越長則選寬度大的尺寸,通過加寬來降低連接片的“線損耗”。例如:在電動車電池組中,兩組近鄰電池串聯(lián)用的短連接片可以用0.2x6mm的連接片,但較遠(yuǎn)距離的電池串聯(lián)和電池組終端輸出較長的連接片,就需要用0.2x10mm的連接片。
七、導(dǎo)電連接片焊接組合效果分析
選擇好導(dǎo)電連接片后,需要解決的重要步驟是把電池單體與連接片可靠地焊接起來,而實際焊接效果與A:脈沖焊接功率;B:焊接壓力;C:脈沖個數(shù);D:電池及焊片可焊性 這四個主要因素有關(guān)。上述四個因素除去最后一個可焊性因素后,余下的三個因素皆為焊接設(shè)備因素;因此,采用脈沖功率余量較大同時具備寬范圍功率參數(shù)調(diào)節(jié)的焊機;焊機具備焊針壓力調(diào)節(jié)器的;焊機焊接脈沖個數(shù)可調(diào)的(從單個~群脈沖)這樣的精密脈沖焊接設(shè)備。目前市面上具備上述功能產(chǎn)品只有SUNKKO 788H、709、719、797的型號。下面,我們對不同電池極片+連接片組合作焊接效果分析。
組合①、采用純鎳片與優(yōu)質(zhì)電池極片(鎳基不銹鋼引出極)的點焊連接效果通常較為良好,原因是焊片與工件的焊接共熔特性一致,點焊時容易金屬同質(zhì)共熔,熔池均勻,這是焊點可靠性最高的。
組合②、采用純鎳片與低質(zhì)電池極片(鐵鍍鎳材料極)的點焊連接效果會差一些,原因是焊片與工件的焊接共熔特性不一致,點焊時造成非同質(zhì)共熔導(dǎo)致熔池(熔點)合金晶體的形成這樣的熔點會變硬和脆裂,難以經(jīng)受較高的抗拉和抗震作用,這種情況下需要高功率雙脈沖焊接設(shè)備(例如SUNKKO 788H或709AD)來解決部分不足。
組合③、采用鍍鎳鐵片與低質(zhì)電池極片(鐵鍍鎳材料極)的點焊連接效果最差,原因是焊片與工件的焊接時,由于雙方基材實際都是軟鐵片。當(dāng)點焊時出現(xiàn)的瞬間高溫使連接片和電池極片迅速下陷變形,導(dǎo)致焊片與工件間壓力即時降低,未能形成良好共熔的效果,焊點很容易出現(xiàn)虛焊,這需要選用帶焊針壓力調(diào)節(jié)的焊機解決。(SUNKKO “7”系列焊機均具備專業(yè)機所配置的焊針壓力調(diào)節(jié)器)
八、鍍鎳鐵片連接片的使用及焊接技巧、存放要求:
A、鐵鎳片的使用和焊接技巧
鍍鎳鐵片作為替代純鎳連接片,其具有價格低廉,采購方便等特點。鐵鎳片電阻偏高問題可選用增大截面積(即加寬或加厚)來補償。但是,鐵鎳片另一缺點是焊點容易變脆。從而影響施焊后的連接抗拉強度,這是值得重視的。發(fā)生焊點變脆的根本原因之一在于鐵片中雜質(zhì)較多,如碳、氫等容易與鐵生成化合物使鐵片變硬變脆;原因之二是鐵片在快速升降溫的焊接中等同鋼鐵熱處理“淬火”一樣,點焊后往往使焊點周邊變硬變脆。要解決焊后變脆問題,在選用脈沖焊機及焊接工藝上可采用一些技巧:
①選購鐵鎳連接片時要選擇最軟的。因為越軟的鐵片其鐵內(nèi)雜質(zhì)越少,焊點變硬情況會不那么嚴(yán)重。所以軟鍍鎳鐵片要比硬鍍鎳鋼帶質(zhì)量好。
②選用帶雙脈沖或脈沖群功能的點焊機。如SUNKKO 788H、709、719等型號。因為雙脈沖或多脈沖(群)能通過延長焊接能量時間來緩沖焊點溫度的下降時間。從而達(dá)到減慢“淬火”速度,使焊點變脆得到控制。
③點焊時保持一定的焊針壓力和施壓時間,在焊機放電后依然保持約0.5S才放開,以減少焊點部分的應(yīng)力急劇下降。
④注意不要用較尖的焊針,即應(yīng)讓焊針尖有一定直徑。如0.6~0.8mm(可使用SUNKKO S-30電動磨針機對焊針尖進(jìn)行研磨修理至合適直徑),較大的焊點直徑可降低局部變硬程度。
⑤為預(yù)防有可能出現(xiàn)的焊點脫裂,可以采用增加焊點作加強施焊。
B、鐵鎳片的存放注意:
由于鐵的化學(xué)活潑性比鎳要強得多,故為防止鐵片氧化生銹才在其表面作鍍鎳作防護(hù)處理,但工廠在生產(chǎn)鍍鐵連接片時,一般都是一整卷寬幅電鍍,鍍后再根據(jù)用戶尺寸需求來分條至窄帶卷料,分條切口(卷料兩側(cè))就不會有鎳層防銹。當(dāng)接觸到潮濕空氣或手汗污染后就很快生銹。所以在運輸或存放過程中應(yīng)注意防潮,使用時盡量帶手套再觸摸片材,同時應(yīng)盡快焊完。
九 、綜合意見:
①組裝的電池組輸出電流超過10A和工作時電池組震動的,如電動車、電動工具,建議采用鍍鎳銅片純鎳導(dǎo)電片;
②當(dāng)組裝高電壓的串聯(lián)電池組時,建議采用純鎳或較厚(0.2~0.3mm)優(yōu)質(zhì)鍍鎳鐵導(dǎo)電片;
③當(dāng)組裝要求不高的并聯(lián)產(chǎn)品電池組,如移動電源時,建議采用低成本的優(yōu)質(zhì)軟鐵鍍鎳片;
④當(dāng)組裝聚合物原始電芯時,其正極須使用鋁鎳復(fù)合導(dǎo)電片作鋁-鎳轉(zhuǎn)換工藝。厚度根據(jù)電池正極片厚度而定;
⑤當(dāng)使用國產(chǎn)低端電芯(18650),應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)電片配合高功率雙脈沖點焊機。例如SUNKKO 788H、709、719型號焊機。
⑥電池組由于供電電路異常而導(dǎo)致的超大電流,如負(fù)載具有高信率起動電流而電池保護(hù)板過電流保護(hù)又未到保護(hù)值時,為防止大電流流過導(dǎo)電連接片發(fā)熱甚至起火,在選擇導(dǎo)電連接片時一般適宜用厚度0.15mm以上或?qū)挾仍?mm~10mm以上的,以策安全。
⑦組裝并串聯(lián)電池時,必須把并連接片與串聯(lián)連接片分別選擇。例如:串聯(lián)片的截面尺寸應(yīng)該是并聯(lián)片截面尺寸的N倍,N為電池串聯(lián)組數(shù)。
⑧當(dāng)出現(xiàn)上述第五條第③點的鍍鎳貼片與質(zhì)量差的鍍鎳電池極片難以焊牢或焊牢后容易扯掉(抗拉強度差)情況時。建議選用0.15mm以下厚度,但足夠?qū)挾龋?~10mm)的連接片,同時點焊前應(yīng)把焊針研磨較尖(0.6~0.8mm),適當(dāng)?shù)匕厌槈毫φ{(diào)到300~450g之間,焊接模式選用雙脈沖能量,放電功率的數(shù)調(diào)到40~60之間試焊接,應(yīng)能獲得較好焊接效果。目前在低端電池組的組裝中大量出現(xiàn)上述的難以焊牢或抗拉力差情況,而除了選好連接片質(zhì)量廠家時,更要脈沖焊機優(yōu)異性能的保證。本公司的“7”系列精密脈沖焊機均能很好地解決上述焊接問題。
⑨當(dāng)用戶自己由于經(jīng)驗不足或?qū)嶒灄l件不具備時,對所選擇的連接片不確定或未能獲得良好焊接效果的SUNKKO的工程人員可為閣下提供技術(shù)支持服務(wù)。直到客戶目的達(dá)到為止。
⑩建議選購本公司代理的國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)導(dǎo)電連接片,質(zhì)量保證而價格低廉,我們的目的只是配套用戶,使用戶獲得良好的產(chǎn)品組裝質(zhì)量。絕非賺錢,更絕非劣質(zhì),我們接受用戶對此產(chǎn)品的考驗。
















