铜的密度为8.9×10³千克/米³，铝的密度为2.7×10³千克/米³，铝材质量密度不到铜的三分之一。铜和铝的现货价格如下面两图所示，铝不到铜的4/1。在整个行业都在努力轻量化、降成本的大势下，用铝材在各个可能的环节替代铜材钢板，是我们最容易想到的也是比较切合实际的方法。本文整理铜铝连接相关问题和解决方法。
至于用铝排铝电缆替换铜排、铜电缆的选择，如果光看基本参数，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，用铝还是划算的。问题出在铜排铝排不能直接搭接，尤其在潮湿环境下，按照铜排的惯用连接方式，用大螺钉把接头拧到一块，用不了多长时间，就会发现，接头位置出现大量氧化层，电阻明显增大。这是为什么？
金属电化腐蚀
什么是铜铝之间的电话腐蚀？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（为何一定铝是负极，失电子，主要是元素自身电势决定的，元素电势见下表），使铝产生电化腐蚀，造成铜、铝连接处的接触电阻增大。
另外，由于铜、铝的弹性模量和热膨胀系数相差很大，在运行中经多次冷热循环(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。
在普通环境下焊接，焊接过程中焊缝易出现铜铝脆性化合物，当接头长期工作于高温环境受到机械震动作用，还会导致铜铝原子扩散形成金属间化合物层并不断加厚，使接头的冲击韧性下降，电阻升高。金属之间存在气泡气隙，无法隔绝二氧化碳和水汽的环境，又有可能发生上述原电池反映。
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。
借鉴电力行业的搭接方法
1） 采用铜铝过渡板，铜端应搪锡。铜电缆与铝电缆连接时可采用铜铝连接管，铜电缆和铝导线连接时可采用铜铝端子，铜端应搪锡。为什么要在铜端搪锡呢?这是因为：其一，铝导体由于在极短的时间内就氧化，无法手工搪锡；其二，锡的标准电极电位为-0.14V。在铜端搪锡后，铜铝导体的搭接处主要是铝和锡接触，这两者间的电位差比铜与铝连接时的电位差小得多，有效地防止了连接处铝导体的电化腐蚀问题。
2） 金属材质导体连接处除去金属氧化层后，可在接触面上涂一层0．2mm厚的导电膏(电力复合脂)，以降低连接处的接触电阻，减少接头发热。电力脂无毒、无臭、无污染、不霉变，在200℃高温下不滴漏，在-60℃下不凝固，不氧化，有较好的化学稳定性能。导电膏并不是导电率很高的涂敷膏，相反，它的电阻率很大，这是因为它是金属粉末和有机油脂搅拌而成的一种糊状膏体。涂上电力脂后就可以填补接触面处在显微镜下可观察到的大量空隙，使接触面由少量的点接触改为面接触，并在电磁场的作用下形成更多的导电隧道，即隧道效应。这样既极大地改善了接触面的导电性能，又油封了空气中的氧气、水分和杂质的浸入，从而使导体的连接点在长期的运行中能保持良好的导电性能。导电膏性状如下图，感受一下。
两个电池包内特定用途的专利解决方案
1）由于总输出极承担较大的载流量，所以一般会采用铜材质，而铜电极片直接与铝极柱焊接强度低，稳定性不好，递进式的改善措施如下面三个步骤。
第一在铜电极片上开通孔，沿通孔一圈的圆环区域对铜铝电极片进行超声焊接，再在通孔区域对铝片和铝极柱进行激光焊接。该方法解决了多次焊接和焊接区域不对称的问题，但是依然存在铜电极片上插接件造成的剪切力。
第二，在上述分区焊接的基础上，把铜电极片变成铜台，铜台上有带有外螺纹的同心铜柱，或者带有内螺纹的圆柱孔，与插接件进行螺纹连接。一方面降低剪切力带来的影响；二来降低插接件的生产难度，实现自主生产。
第三，根据第一项分区焊接技术，开发了一种可伸缩铝电极片，为多层铝箔堆叠后经冲压成型再分段热压焊接而成。拱形段为各层间未结合的多层分散的状态，平面段为各层间经热压焊接结合在一起的单层的状态，从而形成一种柔性铝电极连接片，补偿因电池膨胀形成的位移，降低在铜铝结合部产生的应力。推测前两项改进方式对界面结合力的提升并不能完全满足要求，所以才采用这种柔性铝连接片的方式，弥补铜铝界面强度不足的问题。
2）采用镍片与极柱进行连接，可焊接性好，但是导电能力不足，且成本高。
针对此问题，研发了一种铜镍复合电极片，分别开有对应的通孔，通孔处有镍凸片用于与极柱进行焊接，从而兼具镍的焊接性能与铜的导电性能。这种方式并未彻底解决导电能力不足的问题，如通过增加连接片厚度的方法来优化，则又影响焊接性能，增大了电池模组重量，提高了成本。
于是开发了一种由厚薄两片铝极片组成的复合连接片。在厚极片上设有通孔，薄极片上开有与通孔对应的圆槽，圆槽为薄极片与极柱的焊接区域。此时，厚极片可以增加到足够大的厚度来保证导电性，薄极片降低到足够薄来保证焊接性。而铝材密度小价格低，也能保证整体质量和成本的要求。
传统铜铝连接工艺方法
1）特殊焊接方法
为了尽量减少腐蚀和老化，从工艺和材料等不同角度入手，工业界采用了压力焊、熔化焊和钎焊等多种焊接方法。由于不能同时满足高强度、高抗腐蚀性低、成本和工艺简单等要求，现有铜铝的熔化焊、压力焊和钎焊工艺还有待于进一步完善，其中比较有前途的是钎焊工艺。
钎料层的原子向铜和铝两侧扩散，阻挡铜铝原子直接接触。钎料的扩散同时阻挡了铜铝原子的扩散，从而避免原电池反映的发生。作为中间层金属，Ni是最常被用到的一种。
在动力电池连接中，尤其强电部分，很少直接将导电件焊接在一起，而是利用铜铝焊接生产的成品作为搭接导电件使用，比如铜铝接头，铜铝连接片等等，如下图所示。
2）利用中间金属过度层
纵观导电金属，唯有锡和银电化学性质比较稳定，而且锡的价格比较便宜。有人通过试用发现，铜锡铝的过渡连接可使线路导电更加通畅安全，而且方法简单：先把铝线用锡纸裹紧，用铜丝扎紧，再将其与铜导线按常规接法连接。这样铜铝连接的导线（线路）就可以长期安全运行了。
3）铜铝复合
避免铜铝搭接，又想利用率的低价格和低密度，导电件的另一种解决方式是给铝排包铜皮。以铝为基体，外层包覆铜的双金属复合材料。通过特定的工艺，使铝芯与铜管之间形成永久性原子间冶金结合的材料，产品表面光亮，圆整，无缺陷，能加工成符合使用要求的尺寸。它是将铜的高质量稳定导电性能与铝的较为稳定低成本、低密度相结合的新型材料，接触电阻低，载流量是纯铜排的85%以上，可全面替代纯铜排，铜包铝排中，铜占比重的40%，铝占比重的60%，相同规格情况下是纯铜排的2.5倍长，载流量接近T2纯铜排，选择稍微大一点的规格可完全达到相同载流量，符合客户需要的线径及力学和电学性能技术要求。
铜包铝排的密度仅为纯铜排的37％-40％，同等重量的长度（体积）是纯铜排的2.5-2.7倍。铜包铝排经过特殊的热处理工艺，具有一定的可塑性，有利于冲孔、剪切、弯曲加工产品不开裂、不分离。为了提高抗腐蚀性能，可在铜层表面进行镀锡、镀锌处理。铜包铝具有良好的延展性和可靠性，铜包铝排，可专门用于替代铜排，铝排。
本来，根据交流的集肤效应，这种方式在交流系统中应用效果更好， 有一份铜铝对比自动化、冶金、高低压电器、建筑行业等的应用条件下的对比数据，数据很好，值得我们在动力电池系统中研究试用。铜母线TMY、铝母线LMY及铜铝复合母线TLMY电气性能比较如下：
相关资料提供：北京有色金属研究总院 — 有色金属加工事业部
低压连接的供应商案例
一个连接器供应商提出的目前比较典型的连接方案。针对BMS集中布置的情况，典型的传统方案是通过铜质导线，利用摩擦焊或者电阻焊工艺连接到铝排上，封胶后统一利用线束接口对外。针对铜制电子电路板布置在电池模块内时，也可以通过铝线引线键合 （wire bonding）、铜线焊接、乃至之间螺栓连接等途径连接，后续再进行封胶。
上述手段虽然满足了应用，但是特殊的焊接工艺、后续的滴胶等工装设备的投入毕竟增加了成本，降低了生产效率，同时就体积而言，在寸土寸金的电池包内也不被看好。
针对这些挑战，该连接器供应商，提供了多种新思路来实现性能可靠、生产高效的铝-铜连接方案。
针对从铝制电池组母排到铜制电路板焊盘连接的情形，LITEALUM铝线压接技术——这种技术兼容传统高效的端子压接工艺，利用结构优化的铜制端子，稳定有效地压接各种线径的铝导线，再将铝导线直接焊接在电芯连接的铝排上，由于铝-铝之间同元素的连接，无需担心电话腐蚀的风险。
可靠高效的LITEALUM压接技术
针对从模组铝排到铜制线用连接器端子的连接情形，用完整的经过铝-铜转换的内部连接板完成转接。实现模组铝排与铜质press-fit（免焊压接）压针的连接，并且整体包胶注塑。客户只需将电路板总成机械地压入转接装置，即可完成组装与连接。无需焊接等工艺，不损伤BMS电路板，还可满足三次的BMS电路板拆装更换需求，以便客户最大程度降低昂贵的电池模块的替换成本。
电池内部互联板（ICB）总成
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