动力电池导电排的选型设计分析

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。

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。

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，大尺寸异形产品，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。

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