动力电池电气系统安全设计（八）铜铝复合排

一、铝排应用现状与高压母线瓶颈

1、铝排应用现状

模组内汇流排大量应用：铝排因成本低（价格约为铜的 1/4）、重量轻（密度 2.7g/cm³），在电池模组铝电芯间小电流连接场景中铝汇流排已经普及应用，但是在高压母排上应用较少。

2、铝排母线应用瓶颈：

导电性能短板：铝导电率（61% IACS）仅为铜（97% IACS）的 63%，500A 电流下铝排电阻比铜排高 50%，功率损耗（I²R）可能会导致温升超高。

低温环境缺陷：铝排母线在低温环境下易因韧性下降导致机械开裂、接触电阻增大、热胀冷缩应力变形及焊接部位失效，影响导电可靠性与结构稳定性

散热成本增加：需额外增加液冷板（成本 + 500-800 元）或散热片（重量 + 0.5-1kg），这样就会抵消铝排轻量化优势。

二、铜铝复合母排

1、核心思想：铜层导电 + 铝层减重

现在有应用铜铝复合母排的趋势，铜铝复合母排通过铜层（导电接触面）+ 铝层（主体结构） 的设计，确保关键导电路径的低电阻（铜的导电率接近纯铜），同时利用铝的轻量化特性降低整体重量。

 2、结构类型

1）铜铝搭焊排：

铝主体 + 两端铜焊接（扩散钎焊工艺），通过扩散钎焊工艺，T2铜与6系铝材料实现牢固结合，形成接合，解决铝 – 铜连接可靠性问题。

图片来源 人禾电子

2）铜包铝复合排

铜包铝复合排以铝为基材，表面均匀包覆铜层，兼具铜的高导电性与铝的轻量化优势。其铜层厚度可控，导电面积大，适用于电力系统中对载流能力要求高的场景，如高压母线、大电流传输回路等，可在降低重量与成本的同时，确保优异的导电性能与机械强度。

3）铜铝复合板带

内层为铝+外层为铜的铜铝复合板带，为铜铝复合材料主要终端产品之一。

分为单面铜铝复合、双面铜铝复合、单面铜铝过渡、双面铜铝过渡四大类。

铜铝复合材料加工方法包括铸轧复合法、涂层复合法、爆炸复合法、模铸复合法、电磁连铸法、半熔态轧制复合法等。

半熔态轧制复合法：其中洛阳铜一金属的半熔态轧制复合法是以铝锭、铜板带作为原料，在高温、高压、无氧条件下，铜铝在复合过程中达到了半熔态，实现铜铝的冶金复合，避免了铜铝复合过程中铜、铝氧化的问题。

工艺流程：

配料 → 熔化 → 精炼 → 保温静置 → 在线除气 → 过滤 → 半熔态轧制复合 → 复合带卷 → 冷轧 → 热处理 → 精整 → 包装，铜铝冶金复合后其复合层之间不存在脆性相，解决了铜铝复合的氧化、共晶技术难题。

图片来源铜一金属

三、铜铝复合排的应用情况

结构：双面铜铝复合板。

单面铜厚度占比10%，双面铜厚度共占20%-30%。

规格范围：厚度：0.05-10mm；宽度：< 800mm

铜层比例：

Cu / AI / Cu为1：8：1      铜复层厚度比为20%

Cu / AI / Cu 为1.5：7：1.5   铜复层厚度比为30%

载流量：

双面铜铝复合板的载流量占同规格铜带的80%~90%，明显比铝排提升。

老化试验：

通电盐雾试验，330A电流的条件下进行中性盐雾试验96h(NSS)；

通电低温试验，-40℃条件下通330A电流168h；

通电冷热冲击试验，330A电流的条件下-40℃~125’℃ 30min循环600次。

双面铜铝复合板满足不同镀镍、镀锡等镀层的电镀要求，并在通电老化试验后未出现镀层缺陷。

双面铜铝复合板弯曲部位老化后试验前后，铜铝结合处无异常缺陷。

案例数据来源铜一金属

四、适用标准

相关标准包括CEEIA B220-2010《电工用铜铝复合母线》、DL/T 2260-2021《电力用铜铝复合母线选用导则》、T-CWAN 0068-2023《铜铝复合板》等。

五、成本与性能优势对比

铜铝双面复合板：铜层占比 20%-30%（如 1:8:1 结构），载流量达纯铜排的 80%-90%，重量降低 50%，

成本对比分析：零件材料成本低于纯铜板，但是现在加工成本略高。

如果大批量推广后，加工成本有望可以摊薄。