Χαλκός-Δίαυλος αλουμινίου σε-Διαδικασία επίστρωσης πολυμερούς: Ανάλυση εφαρμογών διαδικασίας, υλικών και βιομηχανίας

Το Copper-Busbar Aluminium In-Polymer Coating αναφέρεται στη διαδικασία ομοιόμορφης κάλυψης της επιφάνειας του χάλκινου-διαύλου αλουμινίου με υγρό τζελ-όπως μονωτικό υλικό μέσω μιας συγκεκριμένης τεχνικής, σχηματίζοντας ένα μονωτικό προστατευτικό στρώμα. Ουσιαστικά, είναι επίσης μια διαδικασία επίστρωσης της επιφάνειας του χάλκινου-διαύλου αλουμινίου με ένα μονωτικό στρώμα με τήξη πλαστικού και εφαρμογή του, και βασικός στόχος της είναι η επίτευξη αξιόπιστης μόνωσης, η προσαρμογή σε περίπλοκες συνθήκες εργασίας, ενώ εξισορροπεί το κόστος και την απόδοση. Η πλαστική ράβδος χαλκού εμβάπτισης είναι ένα από τα βασικά εξαρτήματα που κατασκευάζονται με βάση αυτή τη διαδικασία.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Η υψηλή-διαδικασία επίστρωσης-πολυμερούς υψηλής ποιότητας πρέπει να πληροί τρεις βασικές απαιτήσεις: Πρώτον, την αξιοπιστία της μόνωσης. Το πάχος της επίστρωσης πρέπει να ελέγχεται εντός 0,5–2 mm, με αντοχή μόνωσης 20–28 kV/mm, ικανή να αντέχει σε δοκιμή αντοχής 4380 V DC. Αυτός είναι επίσης ο βασικός δείκτης απόδοσης της μονωμένης ράβδου εμβάπτισης PVC. Δεύτερον, η περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα. Θα πρέπει να έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση της ομίχλης αλατιού, χωρίς διάβρωση αφού εμβαπτιστεί σε διάλυμα NaCl 5% στους 35 βαθμούς για 192 ώρες. Τρίτον, η{13}}αποτελεσματικότητα κόστους. Σε σύγκριση με τη διαδικασία επίστρωσης μεμβράνης PI, το κόστος των υλικών επίστρωσης σε πολυμερή{15}}μπορεί να μειωθεί κατά 30%, καθιστώντας το κατάλληλο για-παραγωγή μεγάλης κλίμακας.

 

Ωστόσο, αυτή η διαδικασία έχει ορισμένους περιορισμούς στην εφαρμογή πεδίων μπαταρίας ισχύος. Για τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, οι απαιτήσεις μόνωσης υπερισχύουν του ελαφρού βάρους και το ποσοστό διείσδυσης είναι σχετικά υψηλό. Αντίθετα, μια μπαταρία ισχύος περιορίζεται από την ευαισθησία του χώρου και τις αντιφάσεις διάχυσης θερμότητας - μια αύξηση στο πάχος της επίστρωσης θα προκαλέσει 20–31% αύξηση στη θερμική αντίσταση. Επομένως, η εφαρμογή του είναι σχετικά περιορισμένη.

Η διαδικασία επίστρωσης σε{0}}πολυμερές είναι πολύπλοκη και ο ακριβής έλεγχος κάθε σταδίου της διαδικασίας καθορίζει άμεσα την ποιότητα του προϊόντος. Η πλήρης διαδικασία μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα βήματα: προ-επεξεργασία, επίστρωση εμβάπτισης, πλαστικοποίηση και μετα{3}}επεξεργασία. Το στάδιο προ-επεξεργασίας είναι το κλειδί για τον προσδιορισμό της πρόσφυσης της επικάλυψης.

 

Πρώτον, το λάδι και η βρωμιά στην επιφάνεια της χάλκινης ράβδου-αλουμινίου αφαιρούνται χρησιμοποιώντας ένα αλκαλικό διάλυμα με pH 10–12 για 5–8 λεπτά για να διασφαλιστεί ότι το υπολειμματικό λάδι και η βρωμιά στην επιφάνεια της χάλκινης ράβδου-αλουμινίου είναι Μικρότερο ή ίσο με 0,1 mg/m². Στη συνέχεια, η επιφάνεια τραχύνεται με ψεκασμό σωματιδίων αλουμίνας 120-πλέγματος για έλεγχο της τραχύτητας της επιφάνειας Ra εντός 1,6–3,2 μm, ενισχύοντας την πρόσφυση του στρώματος επικάλυψης. Τέλος, πραγματοποιείται προθέρμανση και ενεργοποίηση, με τη θερμοκρασία προθέρμανσης του χάλκινου ζυγού να είναι 180–220 μοίρες και του αλουμινένιου ζυγού 150–180 μοίρες. Ο χρόνος προθέρμανσης ρυθμίζεται ανάλογα με το πάχος της ράβδου χαλκού-αλουμινίου, όπως 120 δευτερόλεπτα για χάλκινη ράβδο πάχους 2 mm. Η συνολική διαφορά θερμοκρασίας πρέπει να ελέγχεται εντός ±5 μοιρών.

Το βήμα επίστρωσης εμβάπτισης είναι ο πυρήνας για τη διασφάλιση της ομοιομορφίας της επίστρωσης. Απαιτεί αυστηρό έλεγχο των παραμέτρων και των προδιαγραφών λειτουργίας του υγρού επικάλυψης. Το υγρό επίστρωσης είναι διαλύτης πλαστικού PVC και το ιξώδες του στους 25 βαθμούς θα πρέπει να διατηρείται εντός 1500–2500cP. Οποιαδήποτε απόκλιση άνω του 10% απαιτεί απόρριψη. Οι παράμετροι εμβάπτισης περιλαμβάνουν ταχύτητα βύθισης μικρότερη ή ίση με 10 mm/s, η οποία είναι πολύ γρήγορη για να προκαλέσει φυσαλίδες, ταχύτητα ανύψωσης Μικρότερη ή ίση με 5 mm/s, η οποία είναι πολύ αργή για να προκαλέσει χαλάρωση της επίστρωσης και ο χρόνος βύθισης ρυθμίζεται σύμφωνα με το πάχος της επίστρωσης, όπως πάχος 15±1 mm για ένα συνονθύλευμα. Ταυτόχρονα, η δεξαμενή εμβάπτισης θα πρέπει να είναι εξοπλισμένη με μαγνητικό αναδευτήρα με ταχύτητα περιστροφής 200 rpm για να αποτρέπεται η καθίζηση του πληρωτικού υλικού και να διασφαλίζεται η ομοιομορφία της υγρής σύνθεσης επίστρωσης, η οποία είναι επίσης το κλειδί για τη διασφάλιση της ποιότητας της επίστρωσης Dip Insulated Busbar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Το βήμα πλαστικοποίησης είναι ο πυρήνας της διασταύρωσης-πολυμερούς υλικού. Υιοθετεί μια καμπύλη θερμοκρασίας τριών- σταδίων: το πρώτο στάδιο αυξάνεται από 80 βαθμούς σε 120 βαθμούς για 10 λεπτά, κυρίως για να επιτευχθεί εξάτμιση του διαλύτη. το δεύτερο στάδιο ανεβαίνει από 120 βαθμούς σε 200 βαθμούς για 15 λεπτά, ολοκληρώνοντας την τήξη και την εξάπλωση του υγρού επικάλυψης. το τρίτο στάδιο είναι στις 200 μοίρες για 20 λεπτά για να επιτευχθεί υψηλή μοριακή διασταύρωση{11}}και σκλήρυνση. Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας πλαστικοποίησης, η διαφορά θερμοκρασίας στο εσωτερικό του κουτιού πρέπει να είναι μικρότερη ή ίση με 8 βαθμούς. Η τοπική υπερθέρμανση άνω των 220 μοιρών θα προκαλέσει αποσύνθεση και κιτρίνισμα του PVC, επηρεάζοντας την απόδοση μόνωσης της μονωμένης ράβδου διαύλου.

Το στάδιο μετα{0}}επεξεργασίας χρησιμοποιείται κυρίως για την εξάλειψη των ελαττωμάτων της επίστρωσης και τη διασφάλιση της αξιοπιστίας του προϊόντος. Οι βασικές παράμετροι ελέγχου της διαδικασίας εμβάπτισης επηρεάζουν άμεσα το ποσοστό ποιότητας του προϊόντος. Πρέπει να εστιάσουμε σε τέσσερα βασικά στοιχεία: το ιξώδες της κόλλας θα πρέπει να ελέγχεται στα 2000 ± 500 cP, με απόκλιση που υπερβαίνει αυτό το εύρος που προκαλεί απομάκρυνση-επικάλυψης ή ελλιπή κάλυψη και η δειγματοληψία και η δοκιμή θα πρέπει να διεξάγονται κάθε 2 ώρες χρησιμοποιώντας περιστροφικό ιξωδόμετρο. η θερμοκρασία προθέρμανσης θα πρέπει να ελέγχεται στους 200 βαθμούς για τις ράβδους χαλκού και στους 170 βαθμούς για τις ράβδους αλουμινίου, με αποκλίσεις που οδηγούν σε πρόσφυση επίστρωσης και δύναμη αποκόλλησης < 4N/cm και η παρακολούθηση πραγματικού χρόνου θα πρέπει να πραγματοποιείται με χρήση υπερύθρου θερμικής απεικόνισης. η σταθερή θερμοκρασία πλαστικοποίησης θα πρέπει να ελέγχεται στους 200 ± 5 μοίρες, με αποκλίσεις θερμοκρασίας που έχουν ως αποτέλεσμα ανεπαρκή σταυροσύνδεση και επακόλουθη αστοχία μόνωσης, και η ανίχνευση θα πρέπει να διεξάγεται χρησιμοποιώντας θερμιδομετρία διαφορικής σάρωσης DSC. ο ρυθμός ψύξης θα πρέπει να ελέγχεται σε μικρότερο ή ίσο με 5 μοίρες/δευτερόλεπτο, με πολύ γρήγορο ρυθμό που προκαλεί μικρορωγμές στην επίστρωση να διαστέλλονται και η παραμόρφωση ψύξης θα πρέπει να καταγράφεται χρησιμοποιώντας κάμερα{14}}υψηλής ταχύτητας. Σε μια τυπική περίπτωση, ένα έργο αποθήκευσης ενέργειας παρουσίασε φουσκάλες και ξεφλούδισμα της επικάλυψης μετά από δοκιμή ψεκασμού αλατιού λόγω ανομοιόμορφης θερμοκρασίας πλαστικοποίησης (15 βαθμούς χαμηλότερη στην άκρη του κουτιού) και το πρόβλημα επιλύθηκε αυξάνοντας τον ανεμιστήρα κυκλοφορίας θερμικού αέρα για βελτιστοποίηση της ομοιομορφίας θερμοκρασίας.

Οι λειτουργικές διαφορές μεταξύ των μπαταριών ισχύος και των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας καθορίζουν τις διαφοροποιημένες στρατηγικές εφαρμογής για τη διαδικασία εμβάπτισης. Στο σενάριο της μπαταρίας ισχύος, απαιτείται μια συμβιβαστική λύση. Μια επιλογή είναι η επίστρωση τοπικής εμβάπτισης, όπου μόνο το άκρο σύνδεσης ράβδου χαλκού υψηλής τάσης-του BDU (κουτί διανομής μπαταρίας) είναι επικαλυμμένο, μειώνοντας το πάχος του μονωτικού στρώματος στα 0,8 mm, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη συνολική επίδραση απαγωγής θερμότητας κατά 40%. Η άλλη επιλογή είναι μια σύνθετη διαδικασία, όπου το κύριο σώμα χρησιμοποιεί μια μεμβράνη PI πάχους 0,15 mm για ενθυλάκωση και τα εξαρτήματα κάμψης χρησιμοποιούν επίστρωση εμβάπτισης για ενίσχυση, εξισορρόπηση της απόδοσης μόνωσης και απαιτήσεις ευελιξίας, κατάλληλη για τα σενάρια χρήσης της Insulated Flexible Copper Bus Bar for Power Battery Pack.

 

Για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, μπορεί να επιτευχθεί μια καθολική προσαρμογή, με πάχος μονής-όψης 1,5–2 mm, κατάλληλο για πολύπλοκα περιβάλλοντα όπως η σκόνη και η υγρασία. από άποψη κόστους, οι ράβδοι χαλκού με επίστρωση εμβάπτισης έχουν χαμηλότερο κόστος από τη λύση μεμβράνης PI με λέιζερ-συγκολλημένη κατά 35%, ανταποκρινόμενη στις απαιτήσεις των περιορισμών χώρου και του προσανατολισμού προς το κόστος των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας.

Η επιλογή υλικού για την επίστρωση εμβάπτισης των ράβδων χαλκού πακέτων μπαταριών ισχύος απαιτεί πλήρη εξέταση της μόνωσης, της αντοχής στη θερμοκρασία, της απαγωγής θερμότητας, του κόστους διεργασίας και της περιβαλλοντικής προσαρμοστικότητας. Επί του παρόντος, τα κύρια υλικά περιλαμβάνουν τρεις τύπους. Το PVC (χλωριούχο πολυβινύλιο) είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό, με εξαιρετική απόδοση μόνωσης, τάση αντοχής 3500V AC/DC, αντοχή μόνωσης 20–28 kV/mm, που πληροί το πρότυπο επιβραδυντικού φλόγας UL94{10}}V0, καλό κόστος ψεκασμού αλατιού, εύρος θερμοκρασίας εργασίας από 5 έως 1 έως διαδικασία, κατάλληλη για παραγωγή παρτίδας και είναι το υλικό πυρήνα των ράβδων διαύλου με επίστρωση PVC, αλλά οι περιορισμοί της είναι προφανείς, με θερμική αγωγιμότητα μόνο 0,2 W/(m·K), η πάχυνση της επίστρωσης θα αυξήσει σημαντικά τη θερμική αντίσταση και έχει κακή σκληρότητα σε χαμηλή θερμοκρασία, επιρρεπή σε ρωγμές.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Η εποξειδική ρητίνη είναι κατάλληλη για σενάρια που απαιτούν ελαφριά, λεπτή-μόνωση υψηλής στρώσης, με πάχος επίστρωσης που μπορεί να ελεγχθεί στα 0,3–0,8 mm, τάση αντοχής έως και 4500 V DC (ρεύμα διαρροής < 1mA), μόνωση Ω, εξαιρετικά ισχυρή αντίσταση πρόσφυσης > 800M (χωρίς ξεφλούδισμα), μειώνοντας το βάρος κατά 40% σε σύγκριση με την επίστρωση PVC, κατάλληλο για σενάρια ευαίσθητου χώρου μπαταρίας, αλλά το κόστος είναι 30% υψηλότερο από το PVC και η θερμοκρασία σκλήρυνσης πρέπει να ελέγχεται με ακρίβεια (±5 μοίρες), διαφορετικά, ενδέχεται να εμφανιστούν μικρορωγμές. Το PPA με βάση το νάιλον (Πολυ(2-Φαινοξυακεταμίδιο)) είναι κατάλληλο για περιβάλλοντα υψηλών-δονήσεων και υψηλών θερμοκρασιών.

 

Η θερμοκρασία συνεχούς λειτουργίας του μπορεί να φτάσει πάνω από 150 βαθμούς και μπορεί να αντέξει βραχυπρόθεσμη θέρμανση έως και 180 βαθμούς. Ξεπερνά τις επιδόσεις του PVC και της εποξειδικής ρητίνης όσον αφορά την αντοχή στη θερμότητα και τη χημική αντοχή. Έχει υψηλή μηχανική αντοχή, με αντοχή σε εφελκυσμό πάνω από 70MPa, και είναι ανθεκτικό στην κόπωση από κραδασμούς. Είναι κατάλληλο για περιβάλλοντα συχνών κραδασμών σε οχήματα. Ωστόσο, το κόστος της πρώτης ύλης είναι υψηλότερο, καθώς είναι διπλάσιο από αυτό του PVC. Η θερμοκρασία επεξεργασίας πρέπει να ελέγχεται εντός 300 βαθμών ± 10 βαθμών. Αυτή η διαδικασία μπορεί να οδηγήσει σε οξείδωση της χάλκινης ράβδου διαύλου.

Με βάση διαφορετικά σενάρια, το σχέδιο εφαρμογής υλικού πρέπει να αντιστοιχιστεί με ακρίβεια: Για σχεδιασμό υψηλής ενεργειακής πυκνότητας μπαταριών ισχύος, συνιστάται εποξειδική ρητίνη, με πάχος επίστρωσης μικρότερο ή ίσο με 0,8 mm, που καλύπτει μόνο το άκρο σύνδεσης BDU και το κύριο σώμα επικαλυμμένο με φιλμ PI πάχους 0,15 mm. Για περιβάλλοντα υψηλής Συνιστάται η επίστρωση μερικής εμβάπτισης στο τμήμα κάμψης για ενίσχυση της αντοχής στην κόπωση. Για σχεδιασμούς που είναι ευαίσθητοι στο κόστος, συνιστάται τροποποιημένο PVC, με βελτίωση της θερμικής αγωγιμότητας στα 0,45 W/(m·K) με την προσθήκη 5% nano-Al2O3 και το πάχος της επίστρωσης μειώνεται στο 1,0 mm. Για τις υψηλές{13}}απαιτήσεις αντίστασης στις καιρικές συνθήκες των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, το PVC συνιστάται με παχιά επίστρωση (1,5–2,0 mm) για προσαρμογή σε πολύπλοκα περιβάλλοντα. Η μακροπρόθεσμη{16}}βελτιστοποίηση κόστους συνιστά επίσης το PVC, με σημαντικό πλεονέκτημα κόστους.

Υπάρχουν σημαντικές διαφορές στην προτεραιότητα των βασικών παραμέτρων μεταξύ των δύο σεναρίων: Στο σενάριο τροφοδοσίας μπαταρίας, η απαγωγή θερμότητας (λ > 0,4 ​​W/(m·K)) είναι πιο σημαντική από το ελαφρύ βάρος (επίστρωση < 0,8 mm) και το κόστος. Στο σενάριο του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας, η μόνωση (αντοχής τάσης > 4500V) είναι πιο σημαντική από την αντίσταση στη διάβρωση και το κόστος. Όσον αφορά τον έλεγχο της διαδικασίας, η θερμοκρασία προθέρμανσης πρέπει να ελέγχεται προσεκτικά, με χάλκινες ράβδους διαύλου στους 200 βαθμούς ± 5 μοίρες και ράβδους διαύλου αλουμινίου στους 170 βαθμούς ± 5 μοίρες, για να αποφευχθεί η ανεπαρκής πρόσφυση της επίστρωσης. Για την εποξειδική ρητίνη, συνιστάται μια καμπύλη ωρίμανσης τριών σταδίων (80 μοίρες → 120 μοίρες → 200 μοίρες ) για την αποφυγή μικρο ρωγμών και τη διασφάλιση της αξιοπιστίας μόνωσης τουΜπάρα λεωφορείου μπαταρίας.

Συνολικά, η εφαρμογή της διαδικασίας εμβάπτισης σε πακέτα μπαταριών ισχύος εστιάζει στην επίτευξη ισορροπίας μεταξύ της αξιοπιστίας της μόνωσης, του συμβιβασμού στην απαγωγή θερμότητας και των απαιτήσεων ελαφρού βάρους. Το κλειδί βρίσκεται στη βελτίωση των βημάτων της διαδικασίας, στην προσαρμογή των σεναρίων και στην καινοτομία υλικού. Η τελειοποίηση των σταδίων της διαδικασίας απαιτεί διαχείριση ακρίβειας ±5% σε θέματα όπως η ενεργοποίηση προθέρμανσης, ο έλεγχος του ιξώδους και η βαθμιδωτή πλαστικοποίηση. Η προσαρμογή του σεναρίου απαιτεί διαφοροποιημένες στρατηγικές για τοπική επίστρωση μπαταριών ισχύος και παχιά επίστρωση σε όλο το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας. Η καινοτομία υλικών απαιτεί την ανάπτυξη νανο-πληρωτικών και σκευασμάτων γέλης χαμηλής-θερμοκρασίας για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί απόδοσης των παραδοσιακών υλικών.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Στο μέλλον, καθώς οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης-με πλατφόρμες υψηλής τάσης (800V+) γίνονται όλο και πιο διαδεδομένες, η διαδικασία επικάλυψης με εμβάπτιση θα εξελιχθεί προς εξαιρετικά λεπτές επιστρώσεις (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.