Bakrena-aluminijska sabirnica u-polimernom premazu: analiza procesa, materijala i primjene u industriji

Bakrena-aluminijska sabirnica u-polimernom premazu odnosi se na proces ravnomjernog prekrivanja površine bakrene-aluminijske sabirnice s tekućim gelom-kao što je izolacijski materijal putem specifične tehnike, tvoreći izolacijski zaštitni sloj. U suštini, to je također proces oblaganja površine bakrene-aluminijske sabirnice izolacijskim slojem taljenjem plastike i njezinim nanošenjem, a njegov temeljni cilj je postići pouzdanu izolaciju, prilagoditi se složenim radnim uvjetima, uz ravnotežu između troškova i performansi. Plastična bakrena sabirnica jedna je od ključnih komponenti izrađenih na temelju ovog procesa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Visok{0}}kvalitet u-postupku premazivanja polimera mora ispuniti tri ključna zahtjeva: Prvo, pouzdanost izolacije. Debljinu premaza treba kontrolirati unutar 0,5–2 mm, s izolacijskom čvrstoćom od 20–28 kV/mm, koja može izdržati test otpornosti na 4380 V DC. Ovo je ujedno i osnovni pokazatelj performansi PVC sabirnice izolirane potopom; Drugo, prilagodljivost okolišu. Trebao bi imati izvrsnu otpornost na koroziju u slanoj magli, bez korozije nakon što je uronjen u 5% otopinu NaCl na 35 stupnjeva tijekom 192 sata; Treće, ekonomičnost-. U usporedbi s postupkom premazivanja PI filmom, trošak in-polimernih materijala za premazivanje može se smanjiti za 30%, što ga čini prikladnim za-veliku serijsku proizvodnju.

 

Međutim, ovaj proces ima određena ograničenja u primjeni energetskih baterijskih polja. Za sustave za pohranu energije, zahtjevi za izolacijom imaju prednost pred laganom težinom, a stopa prodora je relativno visoka. Suprotno tome, baterija za napajanje ograničena je osjetljivošću na prostor i kontradikcijama u rasipanju topline - povećanje debljine premaza uzrokovat će povećanje toplinskog otpora za 20–31%. Stoga je njegova primjena relativno ograničena.

In-postupak premazivanja polimerom složen je, a precizna kontrola svakog koraka procesa izravno određuje kvalitetu proizvoda. Cjelokupni proces može se podijeliti u četiri koraka: pred-obrada, premazivanje uranjanjem, plastificiranje i naknadna-obrada. Korak-prethodne obrade je ključ za određivanje prianjanja premaza.

 

Prvo se ulje i prljavština s površine bakrene-aluminijske sabirnice uklanjaju pomoću alkalne otopine s pH 10–12 tijekom 5–8 minuta kako bi se osiguralo da je zaostalo ulje i prljavština na površini bakreno-aluminijske sabirnice Manje ili jednako 0,1 mg/m²; zatim se površina ohrapavi raspršivanjem čestica aluminijevog oksida veličine 120-mesh mreže kako bi se kontrolirala hrapavost površine Ra unutar 1,6–3,2 μm, čime se poboljšava prianjanje sloja premaza; konačno se provodi predgrijavanje i aktiviranje, pri čemu temperatura predgrijavanja bakrene sabirnice iznosi 180–220 stupnjeva, a aluminijske sabirnice 150–180 stupnjeva. Vrijeme predgrijavanja podešava se prema debljini bakreno-aluminijske sabirnice, kao što je 120 sekundi za bakrenu sabirnicu debljine 2 mm. Ukupnu temperaturnu razliku treba kontrolirati unutar ±5 stupnjeva.

Korak nanošenja premaza uranjanjem je srž za osiguravanje ujednačenosti premaza. Zahtijeva strogu kontrolu parametara i radnih specifikacija tekućine za premazivanje. Tekućina za premazivanje je PVC plastično otapalo, a njenu viskoznost na 25 stupnjeva treba održavati unutar 1500–2500 cP. Svako odstupanje veće od 10% zahtijeva zbrinjavanje. Parametri uranjanja uključuju brzinu uranjanja manju od ili jednaku 10 mm/s, što je prebrzo da bi izazvalo mjehuriće, brzinu podizanja manju ili jednaku 5 mm/s, što je presporo da uzrokuje popuštanje premaza, a vrijeme uranjanja je postavljeno prema debljini premaza, kao što je 15±3 sekunde za premaz debljine 1 mm. Istodobno, spremnik za uranjanje trebao bi biti opremljen magnetskom mješalicom s brzinom vrtnje od 200 okretaja u minuti kako bi se spriječilo taloženje punila i osigurala ujednačenost tekućeg sastava premaza, što je također ključ za osiguravanje kvalitete premaza Dip Insulated Busbar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Korak plastificiranja srž je unakrsnog povezivanja-polimernog materijala. Usvaja temperaturnu krivulju s tri- stupnja: prvi stupanj raste s 80 stupnjeva na 120 stupnjeva tijekom 10 minuta, uglavnom kako bi se postiglo isparavanje otapala; drugi stupanj raste sa 120 stupnjeva na 200 stupnjeva tijekom 15 minuta, dovršavajući topljenje i širenje tekućine za oblaganje; treća faza je na 200 stupnjeva tijekom 20 minuta kako bi se postiglo visoko molekularno{11}}poprečno povezivanje i stvrdnjavanje. Tijekom cijelog procesa plastificiranja, temperaturna razlika unutar kutije trebala bi biti manja ili jednaka 8 stupnjeva. Lokalno pregrijavanje iznad 220 stupnjeva uzrokovat će razgradnju PVC-a i požutjelo, utječući na izolacijsku izvedbu izolirane sabirnice.

Korak -naknadne obrade uglavnom se koristi za uklanjanje nedostataka premaza i osiguravanje pouzdanosti proizvoda. Ključni kontrolni parametri procesa premazivanja umakanjem izravno utječu na omjer kvalifikacije proizvoda. Treba se usredotočiti na četiri ključne stavke: viskoznost ljepila treba kontrolirati na 2000 ± 500 cP, s odstupanjem koje prelazi ovaj raspon uzrokujući otjecanje-prevlake ili nepotpunu pokrivenost, a uzorkovanje i testiranje treba provoditi svaka 2 sata pomoću rotacijskog viskozimetra; temperaturu predgrijanja treba kontrolirati na 200 stupnjeva za bakrene šipke i 170 stupnjeva za aluminijske šipke, s odstupanjima koja dovode do adhezije premaza i sile ljuštenja < 4N/cm, a praćenje u stvarnom-vremenu treba provoditi pomoću infracrvene termalne slike; konstantnu temperaturu plastificiranja treba kontrolirati na 200 ± 5 stupnjeva, s temperaturnim odstupanjima koja rezultiraju nedovoljnim umrežavanjem i naknadnim kvarom izolacije, a detekciju treba provesti pomoću DSC diferencijalne skenirajuće kalorimetrije; brzinu hlađenja treba kontrolirati na manju ili jednaku 5 stupnjeva /s, s prebrzom brzinom koja uzrokuje širenje mikropukotina u premazu, a deformaciju hlađenja treba zabilježiti pomoću-kamera velike brzine. U tipičnom slučaju, projekt pohrane energije doživio je stvaranje mjehura i ljuštenje premaza nakon testiranja slanog spreja zbog nejednake temperature plastificiranja (15 stupnjeva niže na rubu kutije), a problem je riješen povećanjem toplinskog ventilatora za cirkulaciju zraka kako bi se optimizirala ujednačenost temperature.

Operativne razlike između energetskih baterija i sustava za pohranu energije određuju različite strategije primjene za proces premazivanja uranjanjem. U scenariju energetske baterije potrebno je kompromisno rješenje. Jedna opcija je lokalno premazivanje uranjanjem, gdje je samo -kraj priključka bakrene šipke visokog napona BDU (razvodne kutije za baterije) presvučen, smanjujući debljinu izolacijskog sloja na 0,8 mm, što može smanjiti ukupni utjecaj rasipanja topline za 40%; druga je opcija kompozitni proces, gdje glavno tijelo koristi PI film debljine 0,15 mm za kapsulaciju, a dijelovi za savijanje koriste premaz umakanjem za pojačanje, balansiranje izolacijskih performansi i zahtjeva fleksibilnosti, prikladno za scenarije upotrebe izolirane fleksibilne bakrene sabirnice za Power Battery Pack.

 

Za sustave za pohranu energije može se postići univerzalna prilagodba, s jedno-stranom debljinom od 1,5–2 mm, prikladnom za složena okruženja kao što su prašina i vlaga; iz troškovne perspektive, bakrene šipke obložene uranjanjem imaju nižu cijenu od rješenja-laserski zavarenog PI filma za 35%, ispunjavajući zahtjeve prostornih ograničenja i troškovne usmjerenosti sustava za pohranu energije.

Odabir materijala za premazivanje uranjanjem bakrenih šipki paketa baterija zahtijeva sveobuhvatno razmatranje izolacije, temperaturne otpornosti, rasipanja topline, troškova procesa i prilagodljivosti okolišu. Trenutno glavni materijali uključuju tri vrste. PVC (polivinil klorid) je materijal koji se najčešće upotrebljava, s izvrsnim izolacijskim svojstvima, podnosivim naponom od 3500 V AC/DC, izolacijskom čvrstoćom od 20–28 kV/mm, ispunjavanjem UL94-V0 standarda za usporavanje plamena, dobrim performansama slanog spreja, radnim temperaturnim rasponom od -40 stupnjeva do 125 stupnjeva, najnižom cijenom materijala, zrelim procesom, pogodnim za serije proizvodnja, i to je materijal jezgre autobusnih šipki obloženih PVC-om, ali su njegova ograničenja očita, s toplinskom vodljivošću od samo 0,2 W/(m·K), zadebljanje premaza značajno će povećati toplinsku otpornost i ima slabu niskotemperaturnu žilavost, sklonu pucanju.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Epoksidna smola je prikladna za scenarije koji zahtijevaju laganu, tank{0}}slojnu visoku izolaciju, s debljinom premaza koja se može kontrolirati na 0,3–0,8 mm, otpornim naponom do 4500 V DC (struja curenja < 1 mA), izolacijskim otporom > 800 MΩ, iznimno jakim prianjanjem, razinom prianjanja na testu ogrebotina od 0 (bez ljuštenja), smanjenje težine za 40% u usporedbi s PVC premazom, prikladno za scenarije osjetljivog prostora za baterije, ali cijena je 30% viša od PVC-a, a temperatura otvrdnjavanja mora biti precizno kontrolirana (±5 stupnjeva), u suprotnom, mikropukotine su sklone pojavljivanju. PPA (poli(2-fenoksiacetamid)) na bazi najlona-prikladan je za okruženja s visokim-vibracijama i visokom temperaturom.

 

Njegova stalna radna temperatura može doseći iznad 150 stupnjeva, a može izdržati kratko-toplotu do 180 stupnjeva. Nadmašuje PVC i epoksidnu smolu u smislu otpornosti na toplinu i kemijsku otpornost. Ima visoku mehaničku čvrstoću, s vlačnom čvrstoćom od preko 70MPa i otporan je na vibracijski zamor. Pogodan je za okruženja s čestim vibracijama u vozilima. Međutim, cijena sirovina je veća, dvostruko veća od PVC-a. Temperaturu obrade treba kontrolirati unutar 300 stupnjeva ± 10 stupnjeva. Ovaj proces može dovesti do oksidacije bakrene sabirnice.

Na temelju različitih scenarija, plan primjene materijala treba se precizno uskladiti: Za dizajn baterija s visokom{0}}energetskom gustoćom preporučuje se epoksidna smola s debljinom premaza manjom od ili jednakom 0,8 mm, koja pokriva samo kraj veze BDU, a glavno tijelo presvučeno PI filmom debljine 0,15 mm; Za okruženja s visokim-vibracijama, preporučuje se PPA (na bazi-najlona). Preporuča se djelomično nanošenje premaza potapanjem na dijelu savijanja kako bi se povećala otpornost na zamor. Za tro-osjetljive dizajne preporučuje se modificirani PVC, s poboljšanjem toplinske vodljivosti na 0,45 W/(m·K) dodavanjem 5% nano-Al₂O₃, a debljina premaza smanjena je na 1,0 mm. Za visoke -zahtjeve otpornosti na vremenske uvjete sustava za pohranu energije, preporučuje se PVC s debelim premazom (1,5–2,0 mm) za prilagodbu složenim okruženjima; Dugoročna-optimizacija troškova također preporučuje PVC, pri čemu je njegova troškovna prednost značajna.

Postoje značajne razlike u prioritetu ključnih parametara između dva scenarija: u scenariju baterijskog napajanja, rasipanje topline (λ > 0,4 ​​W/(m·K)) je važnije od male težine (prevlaka < 0,8 mm) i cijene; U scenariju sustava za pohranu energije, izolacija (podnosi napon > 4500 V) je važnija od otpornosti na koroziju i cijene. Što se tiče kontrole procesa, temperaturu predgrijavanja treba pažljivo kontrolirati, s bakrenim sabirnicama na 200 stupnjeva ± 5 stupnjeva i aluminijskim sabirnicama na 170 stupnjeva ± 5 stupnjeva, kako bi se spriječilo nedovoljno prianjanje premaza. Za epoksidnu smolu preporučuje se tro-stupanjska krivulja stvrdnjavanja (80 stupnjeva → 120 stupnjeva → 200 stupnjeva) kako bi se izbjegle mikro-pukotine i osigurala pouzdanost izolacijeBaterija Bus Bar.

Sveukupno, primjena procesa premazivanja uranjanjem u pakete baterija usmjerena je na postizanje ravnoteže između pouzdanosti izolacije, kompromisa u odvođenju topline i zahtjeva male težine. Ključ leži u usavršavanju koraka procesa, prilagodbi scenarija i inovaciji materijala. Usavršavanje koraka procesa zahtijeva upravljanje preciznošću od ±5% u aspektima kao što su aktivacija predgrijavanja, kontrola viskoznosti i plastificiranje gradijenta; Prilagodba scenarija zahtijeva različite strategije za lokalno premazivanje energetskih baterija umakanjem i debeli premaz u cijelom sustavu za pohranu energije; Inovacije materijala zahtijevaju razvoj nano-punila i nisko{4}}temperaturnih formulacija gela kako bi se probilo ograničenje performansi tradicionalnih materijala.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U budućnosti, kako čvrste-baterije s visokonaponskim platformama (800V+) budu postajale sve raširenije, proces premazivanja uranjanjem razvit će se prema ultra-tankim premazima (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.