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动力电池导电排的选型设计分析

发布时间:线上现金体育娱乐官网网址-09-14 03:00:00 浏览次数:1681

动力电池导电排的选型设计分析?

 

在新能源汽车电池系统中,我们经常看到各种各样导电排被应用与电芯之间、模组之间、电池包之间等串并联。


这些导电排主要分为两种,铜与铝。二者在电池包中应用相当广泛,对于导电性而言,紫铜的电阻率为0.018Ω*mm2/m,铝的电阻率为0.027Ω*mm2/m,相同尺寸截面,铝材导电能力是铜的2/3,而重量是铜的1/3,在相同重量之铝,其导电度为铜的2倍,成本上铜为50元/KG,铝18元/KG。

材质

电阻率(Ω*mm2/m)

密度(g/cm3)

成本(元/KG)

0.027

2.7

18

0.018

8.9

50

从成本综合上考虑,铝的应用数量应该远大于铜,然而在实际情况中却是,电池包内部结构复杂限制了铝的应用。


电阻(Ω)

截面积(mm2)

重量(g)

成本(元)

0.001

27

72.9

1.31

0.001

18

160.2

8.01

长度为1m铜铝排,做到相同导电能力下的重量及成本

铜的应用却是远大于铝的应用,二者的应用主要是分为硬排与软排。



 软排通常为采用优质0.05-0.3mm厚铜箔,常规使用0.1厚T2紫铜箔,上下表面贴0.1厚纯镍片,或0.1厚镀镍铜片,将叠片部分压在一起,两端或者打孔部分采用高分子扩散焊,通过大电流加热压焊成型。长条外形的连接排中间套热缩管绝缘,大尺寸异形线上现金体育娱乐官网网址,中间采用浸塑工艺。


       对于硬排的表面处理,通常为镀镍或镀锡。镍的电阻率为6.84μΩ.cm,锡的电阻率为11μΩ.cm。从导电性能方面,镀镍优于镀锡。从成本上看,镀镍的成本略高于镀锡,部分厂家也可以做到近似相等的成本。

在连接排的使用过程中,需要预防铜铝之间的电化学腐蚀的问题。具体要怎么预防呢,最简单的方法就是要么全部用铝,要么全部用铜。在极少数情况下,需要混用就必须考虑电化学腐蚀的问题。

 首先,了解什么是铜铝之间的电化学腐蚀?当铜、铝导体直接连接时,这两种金属的接触面在空气中水分、二氧化碳和其他杂质的作用下极易形成电解液,从而形成的以铝为负极、铜为正极的原电池,使铝产生电化腐蚀,造成铜、铝连接处的接触电阻增大,从引起局部温升等问题。

铝AL在第三主族,即IIIA族;铜在第一副族,即IB族,如下图。


铝比铜更活泼,更易失去电子,铝的电极电势是-1.662V,铜的标准电极电势为0.337V。那什么是电极电势呢,在金属和盐溶液之间的双电层间的电势差称为金属的电极电势(electrode potential),并以此描述电极得失电子能力的相对强弱。电极电势的大小主要取决于电极的本性,并受温度、介质和离子浓度等因素的影响。

1)根据电极材料:较活泼一极为负,较不活泼的一极为正(与电解质反应得失电子);

2)根据两极发生的反应:发生氧化反应的一极为负,还原反应的一极为正;

3)根据电子或电流流动方向:电流方向:正→负电子流向:负→正;

4)根据溶液中离子运动方向:阴离子移向的一极为负,阳离子移向的一极为正。

电极反应:

铝为负极:4Al + 12OH- - 12e == 4Al(OH)3

铜为正极:3O2 + 6H2O + 12e == 12OH-

总反应方程式为:4Al + 3O2 + 6H2O == 4Al(OH)3

由以上的分析,我们得知想要避免电化腐蚀的发生,需要尽量去除形成原电池电解液的基本条件,去掉水汽或者隔绝空气。

除了电化学腐蚀的问题,铜、铝的弹性模量和热膨胀系数相差很大也是需要考虑的,经多次冷热循环(通电与断电)后,会使接触点处产生较大的间隙而影响接触,也增大了接触电阻。接触电阻的增大,运行中就会引起温度升高。高温下腐蚀氧化就会加剧,产生恶性循环,使连接质量进一步恶化,最后导致接触点温度过高甚至会发生冒烟、烧毁等事故。

关于动力电池导电排的选型设计分析,以上部分内容来自网络整理,部分内容为个人理解,仅供交流学习。



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