一种导电汇流排及其制备方法和应用与流程

本公开涉及电池模组，尤其涉及一种导电汇流排及其制备方法和应用。

背景技术：

1、导电汇流排（busbar）作为电力传输与分配的关键部件，广泛应用于输变电系统、工业配电设备、新能源汽车动力电池、智能终端（如机器人、智能家居等）等领域。目前，商用导电汇流排主要以纯铜排和纯铝排为主。由于材料纯度、加工硬化及杂质引入等因素的限制，现有铜排的导电率一般不超过100% iacs（国际退火铜标准），且在实际应用中多低于该数值，难以突破纯铜本征导电性能的上限。

2、在大电流应用场景（如电动汽车动力电池模组、大功率储能系统、轨道交通牵引变流器等）中，为满足额定载流量及温升要求，通常需要通过增大汇流排的横截面积来降低电阻、提升通流能力。然而，单纯依靠增加截面积的方式会带来明显的负面效应：一方面会导致汇流排自身重量显著增加，不利于整车或设备的轻量化设计；另一方面会加剧电池包或电气机柜内部空间的占用，限制了功率密度和系统集成的紧凑性。

3、因此，如何在满足导电汇流排重量、体积应用要求的同时提升导电汇流排的综合导电性能成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本公开提供了一种导电汇流排及其制备方法和应用。

2、第一方面，本公开提供了一种导电汇流排，包括本体段和分别位于所述本体段两侧的端部搭接段，所述本体段和所述端部搭接段包括铜基体以及弥散分布于所述铜基体中的石墨烯。

3、作为本公开优选的技术方案，以所述铜基体和所述石墨烯的总质量为100%计，所述石墨烯的质量含量为0.1%-1%。

4、作为本公开优选的技术方案，所述石墨烯的平均片径为15-35μm，层数≤5层。

5、作为本公开优选的技术方案，所述导电汇流排还包括设置在所述本体段的外表面的绝缘层，所述绝缘层包括环氧树脂涂层或热缩套管层。

6、第二方面，本公开提供了一种如第一方面所述的导电汇流排的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

7、（1）对石墨烯进行依次进行活化处理、化学镀铜处理和电镀铜处理，得到改性石墨烯，所述改性石墨烯包括石墨烯和包覆在所述石墨烯表面的铜层；

8、（2）将步骤（1）得到的改性石墨烯与铜粉混合，得到混合粉末；将所述混合粉末依次进行压制成型、烧结成型、致密化塑形处理以及打孔处理，得到导电汇流排。

9、作为本公开优选的技术方案，步骤（1）所述活化处理包括：将所述石墨烯与氧化剂混合进行活化处理，使石墨烯的表面引入含氧官能团；

10、所述氧化剂包括浓硫酸，所述浓硫酸的质量浓度为95-98%。

11、作为本公开优选的技术方案，步骤（1）所述化学镀铜处理包括：将经过所述活化处理的石墨烯置于化学镀铜液中反应30-60min，使其表面包覆铜层；所述化学镀铜液包括：cuso4·5h2o 5-10g/l、络合剂20-30g/l、还原剂10-15ml/l和碱，ph为11-12。

12、作为本公开优选的技术方案，所述络合剂包括酒石酸钾钠，所述还原剂包括甲醛，所述碱包括氢氧化钠。

13、作为本公开优选的技术方案，步骤（1）所述电镀铜处理采用碱性焦磷酸盐镀铜体系+悬浮电镀技术。

14、具体地，包括：将经过所述化学镀铜处理的石墨烯分散于碱性焦磷酸盐镀铜液中，开启机械搅拌使其悬浮，以不锈钢板为阴极、无氧铜板为阳极，施加直流电流使阴极电流密度为1–2a/dm²，通电电镀30–60min，期间维持悬浮搅拌，使铜离子在表面沉积，从而增厚铜层。

15、所述碱性焦磷酸盐镀铜液包括：焦磷酸铜 60–80 g/l、焦磷酸钾 280–350 g/l、柠檬酸铵 10–25 g/l和氨水，ph为8.2–8.8。

16、作为本公开优选的技术方案，所述改性石墨烯中，铜层的厚度为0.5-1μm。

17、作为本公开优选的技术方案，步骤（2）所述混合时添加的原料还包括润滑剂，所述润滑剂包括碳粉。

18、作为本公开优选的技术方案，步骤（2）所述压制成型包括：将所述混合粉末置于模具中，在500-600mpa的压力下进行压制，得到坯料。

19、作为本公开优选的技术方案，步骤（2）所述烧结成型的温度为900-1000℃，时间为1-2h。

20、作为本公开优选的技术方案，步骤（2）所述致密化塑形处理的方式包括锻压，所述锻压的压力为200-300mpa，温度为800-900℃。

21、作为本公开优选的技术方案，所述制备方法还包括：在得到的导电汇流排的本体段的外表面包覆绝缘层。

22、第三方面，本公开提供了一种电池模组，包括如第一方面所述的导电汇流排或第二方面所述的制备方法制备得到的导电汇流排。

23、本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

24、本公开选择导电性、导热性和力学性能优异的石墨烯作为增强铜基材料的添加剂，增强了所得导电汇流排的导电率，与纯铜汇流排相比，导电率提升6%以上，并且通过在其表面镀铜提升了石墨烯在铜基体中的分散均匀性，增大了其与铜金属基体的结合力。

25、本公开所述的导电汇流排适用在超级快充电池系统，或其他对导电过流需求高的位置和场合。

1.一种导电汇流排，包括本体段和分别位于所述本体段两侧的端部搭接段，其特征在于，所述本体段和所述端部搭接段包括铜基体以及弥散分布于所述铜基体中的石墨烯。

2.根据权利要求1所述的导电汇流排，其特征在于，以所述铜基体和所述石墨烯的总质量为100%计，所述石墨烯的质量含量为0.1%-1%。

3.根据权利要求1或2所述的导电汇流排，其特征在于，所述石墨烯的平均片径为15-35μm，层数≤5层。

4.根据权利要求1-3任一项所述的导电汇流排，其特征在于，所述导电汇流排还包括设置在所述本体段的外表面的绝缘层，所述绝缘层包括环氧树脂涂层或热缩套管层。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的导电汇流排的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述活化处理包括：将所述石墨烯与氧化剂混合进行活化，使石墨烯的表面引入含氧官能团；

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述化学镀铜处理包括：将经过所述活化处理的石墨烯置于化学镀铜液中反应30-60min，使其表面包覆铜层；

8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯中，铜层的厚度为0.5-1μm。

9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述混合时添加的原料还包括润滑剂，所述润滑剂包括碳粉；

10.一种电池模组，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的导电汇流排或如权利要求5-9任一项所述的制备方法制备得到的导电汇流排。