对于新能源汽车或储能系统,动力电池包如同其“心脏”一般,而高压铜排或铝排就像“血管网络”,负责在电芯、模组、电机、DC/DC转换器等“器官”之间传递电能。
为什么有的地方用的是软铜排,有的地方用的是硬铜排?
为什么有的地方用的是铝排?
本文将带您深入学习电池包高压铜排 / 铝排材料特性与分类~
01 高压母排的材料基础特性
高压母排:busbar,又叫母线或载流排,主要分为铜、铝两种材料。
作用:电芯与电芯之间的电气连接;模组与模组(或高压插件)之间的电气连接
(1)铜排:T1/T2紫铜排
纯度≥99.95%(T1)或≥99.90%(T2),导电率最高(T2约59.6 MS/m);
高导电率可以降低电池包内阻,减少电能损耗
机械强度适中(抗拉强度200-250 MPa),耐氧化性强;
适用于高电流密度、高可靠性场景(如动力电池主回路)。
(2)铝排:多采用1系列铝(纯铝,如1060)和60系铝合金
纯度≥99.6%,密度仅2.7g/cm³(约为铜的30%);
导电率约37.7 MS/m(约为铜的63%),成本低(约为铜的1/3);
但机械强度较低(抗拉强度≤120 MPa),适合低电流、轻量化场景。
60系铝排(如6061-T6)由于添加了镁、硅等元素,其强度更高(抗拉强度达260 MPa,屈服强度240 MPa),耐腐蚀性也更好。
因此,有的模组集成盖板(CCS)上的极片采用60系铝排,可避免焊接过程中因应力变形导致的虚焊问题。
(3)绝缘材料:为避免直接接触触电危险,电池包内用到的母排外表面一般需要包裹一层绝缘材料(高压箱内母排通常不包裹绝缘层,利于散热),绝缘材料主要类型和性能参数如下表所示。
02 高压母排的分类
高压铜排和铝排一般按照材质或加工性质进行分类,其截面形状有矩形、圆形、D型、U型等。
(1)按材质分类
作用:增强箱盖的结构强度和刚度,分散应力,减少变形和破裂的风险
1. 铜排:常用牌号为T2/C11000/C1100,T2应用最广
优点:导电性能好,电阻率低,机械强度高,热稳定性好
成型工艺:包覆焊接、穿套轧制、轧制压接等
应用场景:高低压电器、开关设备内部、电池模组连接
2. 铝排:常用牌号为1060、6061-T6
优点:密度小,重量轻,相比铜排价格更低,导电性能较铜排差,抗氧化性能不如铜排,接触电阻较大
成型工艺:包覆焊接、穿套轧制、轧制压接等
应用场景:部分车型为减轻车身重量,会在非关键部位采用铝排代替铜排
3. 铜铝复合排:以铝为基体,外层包覆铜的复合母排。
优点:轻量化、机械性能更好、相比铜排成本更低
成型工艺:包覆焊接、穿套轧制、轧制压接等
应用场景:高低压配电装置、电抗器、逆变器等设备
(2)按加工性质分类
软排(叠层排),通过数十层铜箔或铝箔(0.05-0.2mm)叠压焊接、镀镍(或焊接镍片)、套绝缘热缩管等工序加工而成。
软排相对于硬排,可以减小趋肤效应的影响,提高机械性能,改善散热性能,并且易于弯折和固定。
趋肤效应:交流电在导线截面上趋向于沿着导体表面流动发现象(导致有效导电面积减小,电阻增大,发热增加)
应用场景:主要应用于连接不变,可以吸收一些效应的场所,如模组与总正负极高压插件之间的连接。
硬排(技术含量相对较低),通过对紫铜(T2)或纯铝(1060)进行剪切、冲压、折弯、表面处理、钻孔和套绝缘层(或浸塑等)等工序加工而成。
硬排机械强度高、载流量相对软排更高、一般成本也更低一些。
应用场景:模组集成盖板上的连接片多用硬铝排,不用频繁维护拆卸的连接位置
原文标题 : PACK制造工艺系列:电池包高压铜排 / 铝排材料特性与分类