用于电池接触系统和母线

1060/N6铝镍镶嵌复合卷，铝母线产品由于其良好的结构、物理和化学特性而被广泛应用于电池和电池系统中。当涉及电池接触系统和母线时，电导率（和热导率）对于平衡元件电阻和横截面以满足设计空间的要求至关重要。然而，强度、热稳定性、疲劳性能、弯曲半径、蠕变/松弛和可焊性等附加要求通常会相互作用，从而影响材料和回火的选择。

铝及其合金的电导率主要由化学成分以及金属间相和固溶体中杂质和合金元素的分布决定。较高的杂质和合金元素浓度会降低电导率，特别是当这些元素溶解在铝中的固溶体中时。因此，时效硬化程度对于 6xxx 合金制成的导体至关重要。此外，加工硬化对电导率有影响，因为电导率随着变形程度的增加而降低。最后但并非最不重要的一点是，电导率对温度敏感。

1xxx – 针对电导率进行了优化1060/N6铝镍镶嵌复合卷

软回火状态下的高纯度铝（Al 纯度为 99.9 wt% 或更高）可实现最高的电导率。然而，由于成本和体积限制，高纯度合金并不常用于批量应用。相反，具有少量杂质和合金元素（< 99.9 wt% Al）的 1xxx 系列商业纯铝产品是相当典型的导体，因为它们平衡了成本、可用性和高导电性。

最常见的 1xxx 合金如下表 1 所示

表 1：用于导体的典型 1xxx 合金及其电导率

从表 1 可以明显看出，1xxx 提供高电导率，但强度有限。因此，此类材料用于以导电性为中心设计标准且对机械和热负荷的抵抗力次要的情况。在电池中，此类铝通常用于电池与电池的连接以及电池接触系统，其中机械负载相对较低，而导电性和出色的激光焊接性是必须的。然而，当涉及通过螺母和粗体连接的母线连接时，1xxx 系列铝的有限强度会带来限制，而其他铝合金牌号更适合。

6xxx – 优化的强度与电导率之比6101/N6铝镍镶嵌复合卷

正如引言中所强调的，高纯度与固溶体中的低元素浓度相结合是实现高导电性和导热性的关键。因此，当需要优异的强度电导率比时，杂质含量最低的低合金 6xxx (Al-Mg-Si) 合金很常见并且经常使用。在这方面最著名的合金是 6101B，也称为 E-AlMgSi，它已在电子技术应用中使用了数十年。在电池技术中，此类合金用于电池电缆，并且可以替代模块连接器中的铜。

6101B 合金含有 0.30 至 0.6 wt% 的 Si 和 0.35 至 0.6 wt% 的 Mg，可通过时效硬化有效强化，同时严格控制杂质浓度。通常，6xxx 合金的高强度是通过在约 530°C 下进行固溶热处理，然后在约 160°C 至 220°C 的温度范围内进行空气或水淬和人工时效来实现的。在固溶热处理期间，Mg和Si以固溶体的形式溶解在铝晶格中。淬火产生过饱和溶液，其中 Mg 和 Si 保留在铝晶格中，最终时效硬化导致形成精细分散的金属间相，从而产生强化效果，对电导率的影响非常有限。选定的温度和均热时间决定了人工时效和强化的程度，并包含在回火名称中。在峰值强度回火（T6）的情况下，人工时效时间较短，以实现最高强度和良好的导电性。可以应用过度时效 (T7) 来最大限度地提高电导率，同时以受控方式降低强度。

最近，有人建议采用不同于标准固溶热处理然后进行人工时效的改进热机械加工（5）来提高强度与电导率之比。例如，冷加工和时效硬化的结合提供了提高强度的机会，同时保持优异的导电性。因此，可以实现高达 250MPa 的屈服强度水平和高于 32 MS/m 的电导率。虽然此类处理不属于 T6 / T7 状态名称的范围，但它们可以提供具有优异材料性能组合的材料。

表 2：6101B 的典型特性

虽然 6xxx 合金具有优异的强度传导比，但在弯曲操作方面更具挑战性，并且焊接可能需要额外的填充焊丝，因为 Mg 和 Si 的组合在焊接过程中引入了一定的热裂纹敏感性。在 6xxx 系列中，长期暴露于 100°C 以上的高温会导致微观结构变化，从而影响材料的强度。因此，如果预计在使用中长期暴露在温度下，则必须考虑并仔细评估热效应。

针对热稳定性优化的解决方案6101/N6铝镍镶嵌复合卷

如上所述，当预计使用中温度升高时，特别是当升高的温度会导致松弛和蠕变时，使用 1xxx 和 6xxx 可能具有挑战性。为了解决这个问题，已经开发了几种提供改进的热稳定性的材料，例如耐热铝合金。例如，如果合适的生产工艺（例如线材生产）允许在铸造过程中采用高冷却速率以生成过饱和溶液，则 Al-Zr (TAL) 合金可以通过形成热稳定的 Al 3 Zr 相来提高耐热性和强度Zr，它是形成具有适当尺寸和分布的Al 3 Zr相所必需的。

在扁轧产品范围内，具有改进的热稳定性和相当好的导电性的 3xxx 合金已经开发出来并投入商业使用。