Бакарна-алуминијумска сабирница у-процесу премазивања полимером: анализа процеса, материјала и примене у индустрији

Бакарна-алуминијумска сабирница у-полимерном премазу односи се на процес равномерног покривања површине бакарне-алуминијумске сабирнице течним гелом-сличним изолационим материјалом помоћу одређене технике, формирајући изолациони заштитни слој. У суштини, то је такође процес премазивања површине бакарне-алуминијумске сабирнице изолационим слојем топљењем и наношењем пластике, а његов основни циљ је постизање поуздане изолације, прилагођавање сложеним условима рада, уз балансирање трошкова и перформанси. Пластична бакарна сабирница је једна од основних компоненти направљених на основу овог процеса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висок{0}}квалитетни-процес полимерног премаза мора да испуни три основна захтева: Прво, поузданост изолације. Дебљину премаза треба контролисати унутар 0,5–2 мм, са изолационом снагом од 20–28 кВ/мм, способном да издржи тест отпорности на 4380 В ДЦ. Ово је такође основни индикатор перформанси ПВЦ сабирнице са изолацијом уроном; Друго, прилагодљивост околини. Требало би да има одличну отпорност на корозију слане магле, без корозије након потапања у 5% раствор НаЦл на 35 степени током 192 сата; Треће, исплативост{13}}. У поређењу са процесом облагања ПИ филмом, цена-материјала за облагање полимера може се смањити за 30%, што га чини погодним за{17}}серијску производњу великих размера.

 

Међутим, овај процес има одређена ограничења у примени поља напајања батерије. За системе за складиштење енергије, захтеви за изолацијом имају предност над лаганим, а стопа пенетрације је релативно висока. Насупрот томе, батерија за напајање је ограничена осетљивошћу на простор и противречностима у дисипацији топлоте - повећање дебљине премаза ће изазвати повећање топлотне отпорности за 20–31%. Стога је његова примена релативно ограничена.

Процес премазивања{0}}полимером је сложен, а прецизна контрола сваког корака процеса директно одређује квалитет производа. Комплетан процес се може поделити у четири корака: пре-третман, премазивање потапањем, пластифицирање и накнадни{3}}третман. Корак пред{5}}третмана је кључ за одређивање адхезије премаза.

 

Прво, уље и прљавштина са површине бакарне-алуминијумске сабирнице се уклањају алкалним раствором са пХ 10–12 у трајању од 5–8 минута како би се осигурало да заостало уље и прљавштина на површини бакарне-алуминијумске сабирнице буду мањи или једнаки 0,1 мг/м²; затим, површина се храпава прскањем честица глинице од 120-мрежа да би се контролисала храпавост површине Ра унутар 1,6–3,2 μм, побољшавајући приањање слоја премаза; на крају се врши предгревање и активирање, при чему је температура предгревања бакарне сабирнице 180–220 степени, а алуминијумске сабирнице 150–180 степени. Време предгревања се подешава према дебљини бакарно-алуминијумске сабирнице, као што је 120 секунди за бакарну сабирницу дебљине 2 мм. Укупна температурна разлика треба контролисати унутар ±5 степени.

Корак наношења потапањем је језгро за осигурање уједначености премаза. Захтева строгу контролу параметара и радних спецификација течности за облагање. Течност за облагање је ПВЦ пластични растварач, а њен вискозитет на 25 степени треба одржавати унутар 1500-2500цП. Свако одступање веће од 10% захтева одлагање. Параметри потапања укључују брзину потапања мању од или једнаку 10 мм/с, што је пребрзо да изазове мехуриће, брзину подизања мању или једнаку 5 мм/с, што је преспоро да изазове опуштање премаза, а време потапања је подешено према дебљини премаза, као што је 15±3 секунде за слој дебљине 1 мм. Истовремено, резервоар за урањање треба да буде опремљен магнетном мешалицом са брзином ротације од 200 обртаја у минути како би се спречило таложење пунила и обезбедила уједначеност течног састава премаза, што је такође кључ за обезбеђивање квалитета премаза сабирнице са изолованом потапањем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Корак пластификације је језгро унакрсног{0}}повезивања полимерног материјала. Он усваја тростепену температурну криву: прва фаза се подиже са 80 степени на 120 степени током 10 минута, углавном да би се постигло испаравање растварача; друга фаза се подиже са 120 степени на 200 степени у трајању од 15 минута, завршавајући топљење и ширење течности за облагање; трећа фаза је на 200 степени у трајању од 20 минута да би се постигло високо молекуларно унакрсно-везивање и очвршћавање. Током целог процеса пластификације, температурна разлика унутар кутије треба да буде мања или једнака 8 степени. Локално прегревање које прелази 220 степени ће изазвати распадање ПВЦ-а и жутило, што утиче на перформансе изолације изоловане сабирнице.

Корак након{0}}третмана се углавном користи за уклањање дефеката премаза и обезбеђивање поузданости производа. Кључни контролни параметри процеса наношења премаза директно утичу на стопу квалификације производа. Четири основне ставке треба да се фокусирају на: вискозитет лепка треба да се контролише на 2000 ± 500 цП, са одступањем које прелази овај опсег што доводи до отицања премаза- или непотпуне покривености, а узорковање и тестирање треба да се спроводи свака 2 сата коришћењем ротационог вискозиметра; температуру предгревања треба контролисати на 200 степени за бакарне шипке и 170 степени за алуминијумске, са одступањима која доводе до адхезије премаза и силе љуштења < 4Н/цм, а праћење у реалном-времену треба да се спроводи помоћу инфрацрвеног термовизира; константну температуру пластификације треба контролисати на 200 ± 5 степени, са температурним одступањима која резултирају недовољним умрежавањем и накнадним кваром изолације, а детекцију треба спровести коришћењем ДСЦ диференцијалне скенирајуће калориметрије; брзину хлађења треба контролисати на мањој или једнакој 5 степени/с, са пребрзом брзином која узрокује ширење микро пукотина у премазу, а деформацију хлађења треба снимити помоћу камере велике брзине{14}}. У типичном случају, пројекат складиштења енергије је доживео стварање мехурића и љуштење премаза након испитивања сланом спрејом због неуједначене температуре пластификације (15 степени ниже на ивици кутије), а проблем је решен повећањем топлотног вентилатора за циркулацију ваздуха ради оптимизације уједначености температуре.

Оперативне разлике између енергетских батерија и система за складиштење енергије одређују различите стратегије примене за процес наношења премаза. У сценарију батерије за напајање потребно је компромисно решење. Једна опција је локално потапање, где је само -напонски крај прикључка од бакарне шипке БДУ-а (батеријска разводна кутија) обложен, смањујући дебљину изолационог слоја на 0,8 мм, што може да смањи укупни утицај на расипање топлоте за 40%; друга опција је композитни процес, где главно тело користи ПИ филм дебљине 0,15 мм за инкапсулацију, а делови за савијање користе премаз за потапање за ојачање, балансирање перформанси изолације и захтеве за флексибилношћу, погодан за сценарије употребе изоловане флексибилне бакарне сабирнице за батеријски пакет.

 

За системе за складиштење енергије може се постићи универзална адаптација, са једностраном-дебљином од 1,5–2 мм, погодном за сложена окружења као што су прашина и влага; из перспективе трошкова, бакрене шипке{3}}обложене потапањем имају нижу цену од решења за ласерски-заварене ПИ фолије за 35%, испуњавајући захтеве просторних ограничења и оријентације на цену система за складиштење енергије.

Избор материјала за потапање бакарних шипки за батерије захтева свеобухватно разматрање изолације, отпорности на температуру, расипање топлоте, трошкова процеса и прилагодљивости околини. Тренутно, главни материјали укључују три врсте. ПВЦ (поливинил хлорид) је најчешће коришћени материјал, са одличним перформансама изолације, отпорним напоном од 3500В АЦ/ДЦ, снагом изолације од 20–28 кВ/мм, задовољавајући УЛ94-В0 стандард за успоравање пламена, добре перформансе сланог спреја, погодан опсег радне температуре до -250 степени материјала, најнижу цену за процес од -150 степени серијска производња, и то је основни материјал ПВЦ обложених сабирница, али његова ограничења су очигледна, са топлотном проводљивошћу од само 0,2 В/(м·К), згушњавање премаза ће значајно повећати топлотну отпорност и има лошу жилавост при ниским температурама, склоно пуцању.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Епоксидна смола је погодна за сценарије који захтевају лагану, танак{0}}слој високу изолацију, са дебљином премаза која се може контролисати на 0,3–0,8 мм, отпорним напоном до 4500 В ДЦ (струја цурења < 1 мА), отпором изолације > 800 МΩ, екстремно јаким тестом гребања (без отпорности на кидање). смањење тежине за 40% у поређењу са ПВЦ премазом, погодно за сценарије са осетљивим батеријским простором, али је цена 30% већа од ПВЦ-а, а температура очвршћавања треба да се прецизно контролише (±5 степени), у супротном су склоне настанку микро пукотина. ППА на бази најлона-(Поли(2-Пхеноксиацетамид)) је погодан за окружења са високим{14}вибрацијама и високим температурама.

 

Његова стална радна температура може да достигне преко 150 степени и може да издржи краткорочно-грејање до 180 степени. Надмашује ПВЦ и епоксидну смолу у погледу отпорности на топлоту и хемијску отпорност. Има високу механичку чврстоћу, са затезном чврстоћом од преко 70МПа, и отпоран је на замор од вибрација. Погодан је за окружења са честим вибрацијама у возилима. Међутим, цена сировина је већа, двоструко већа од ПВЦ-а. Температуру обраде треба контролисати унутар 300 степени ± 10 степени. Овај процес може довести до оксидације бакарне сабирнице.

На основу различитих сценарија, план примене материјала треба прецизно да се усклади: За дизајн батерија високе{0}}енергетске густине препоручује се епоксидна смола, са дебљином премаза мањом или једнаком 0,8 мм, која покрива само крај прикључка БДУ, а главно тело пресвучено ПИ филмом дебљине 0,15 мм; За окружења са високим{3}}вибрацијама препоручује се ППА (на бази-најлона). Делимично премазивање потапањем на делу савијања се препоручује да би се повећала отпорност на замор. За дизајн-осетљиве на трошкове, препоручује се модификовани ПВЦ са побољшањем топлотне проводљивости на 0,45 В/(м·К) додавањем 5% нано-Ал₂О₃, а дебљина премаза је смањена на 1,0 мм. За високе-захтеве отпорности на временске услове система за складиштење енергије, ПВЦ се препоручује са дебелим премазом (1,5–2,0 мм) како би се прилагодио сложеним окружењима; Дугорочна{16}}оптимизација трошкова такође препоручује ПВЦ, при чему је његова предност у трошковима значајна.

Постоје значајне разлике у приоритету кључних параметара између два сценарија: У сценарију напајања батеријом, расипање топлоте (λ > 0,4 ​​В/(м·К)) је важније од мале тежине (превлака < 0,8 мм) и цене; У сценарију система за складиштење енергије, изолација (издржи напон > 4500В) је важнија од отпорности на корозију и цене. У смислу контроле процеса, температуру предгревања треба пажљиво контролисати, са бакарним сабирницама на 200 степени ± 5 степени и алуминијумским сабирницама на 170 степени ± 5 степени, како би се спречило недовољно приањање премаза. За епоксидну смолу, препоручује се тростепена крива очвршћавања (80 степени → 120 степени → 200 степени) како би се избегле микро-прслине и обезбедила поузданост изолацијеБаттери Бус Бар.

Све у свему, примена процеса наношења премаза у енергетским батеријама фокусира се на постизање равнотеже између поузданости изолације, компромиса у одводу топлоте и захтева за лакоћом. Кључ лежи у префињености корака процеса, прилагођавању сценарија и материјалним иновацијама. Рафинирање корака процеса захтева прецизно управљање од ±5% у аспектима као што су активација предгревања, контрола вискозитета и пластификација градијента; Прилагођавање сценарија захтева диференциране стратегије за локално потапање енергетских батерија и дебелу превлаку у целом систему за складиштење енергије; Иновација материјала захтева развој нано-пунила и формулација гела са ниском температуром{4} како би се пробила ограничења перформанси традиционалних материјала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У будућности, како пуне{0}}батерије са високонапонским платформама (800В+) буду све распрострањеније, процес наношења потапањем ће се развијати ка ултра-танким премазима (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.