Kobber-aluminiumsskinne i-polymerbelægningsproces: proces, materialer og industriapplikationsanalyse

Kobber-aluminiumskinne i-polymerbelægning refererer til processen med ensartet dækning af overfladen af ​​kobber-aluminiumsskinnen med et flydende gel-lignende isoleringsmateriale gennem en specifik teknik, der danner et isolerende beskyttende lag. I bund og grund er det også en proces med at belægge overfladen af ​​kobber-aluminiumsskinnen med et isolerende lag ved at smelte plastik og påføre det, og dets kerneformål er at opnå pålidelig isolering, tilpasse sig komplekse arbejdsforhold, samtidig med at omkostninger og ydeevne afbalanceres. Plastic Dipping Copper Busbar er en af ​​kernekomponenterne fremstillet baseret på denne proces.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Høj-kvalitet i-polymerbelægningsprocessen skal opfylde tre kernekrav: For det første isoleringspålidelighed. Belægningstykkelsen bør kontrolleres inden for 0,5-2 mm med en isoleringsstyrke på 20-28 kV/mm, der er i stand til at modstå en 4380V DC-modstandstest. Dette er også kerneydelsesindikatoren for PVC-dyppeisoleret samleskinne; For det andet miljøtilpasningsevne. Det skal have fremragende modstandsdygtighed over for salttågekorrosion uden korrosion efter at være nedsænket i 5% NaCl-opløsning ved 35 grader i 192 timer; For det tredje omkostningseffektivitet.{13} Sammenlignet med PI-filmcoatingprocessen kan prisen på-polymerbelægningsmaterialer reduceres med 30 %, hvilket gør den velegnet til stor{17}}batchproduktion.

 

Denne proces har dog visse begrænsninger i anvendelsen af ​​strømbatterifelter. For energilagringssystemer har isoleringskrav forrang frem for letvægtning, og gennemtrængningshastigheden er relativt høj. I modsætning hertil er et strømbatteri begrænset af rumfølsomhed og varmeafledningsmodsigelser - en stigning i belægningstykkelse vil forårsage en stigning på 20-31 % i termisk modstand. Derfor er dens anvendelse relativt begrænset.

In-polymerbelægningsprocessen er kompleks, og den præcise kontrol af hvert trin i processen bestemmer direkte produktets kvalitet. Den komplette proces kan opdeles i fire trin: for-behandling, dyppebelægning, plastificering og efter-behandling. Forbehandlingstrinnet er nøglen til at bestemme belægningens vedhæftning.

 

Først fjernes olie og snavs på overfladen af ​​kobber-aluminiumsskinnen ved hjælp af en alkalisk opløsning med en pH-værdi på 10-12 i 5-8 minutter for at sikre, at den resterende olie og snavs på overfladen af ​​kobber-aluminiumsskinnen er mindre end eller lig med 0,1 mg/m²; derefter gøres overfladen ru ved at sprøjte 120-mesh aluminiumoxidpartikler for at kontrollere overfladeruheden Ra inden for 1,6-3,2μm, hvilket forbedrer vedhæftningen af ​​belægningslaget; til sidst udføres forvarmning og aktivering, hvor forvarmningstemperaturen for kobberskinnen er 180–220 grader og aluminiumsskinnens 150–180 grader . Forvarmningstiden justeres efter tykkelsen af ​​kobber-aluminiumsskinnen, såsom 120 sekunder for en 2 mm tyk kobberskinne. Den samlede temperaturforskel bør kontrolleres inden for ±5 grader.

Dyppebelægningstrinnet er kernen for at sikre ensartetheden af ​​belægningen. Det kræver streng kontrol af belægningsvæskens parametre og driftsspecifikationer. Belægningsvæsken er PVC-plastopløsningsmiddel, og dens viskositet ved 25 grader bør holdes inden for 1500–2500 cP. Enhver afvigelse på mere end 10 % skal bortskaffes. Nedsænkningsparametrene inkluderer en nedsænkningshastighed på mindre end eller lig med 10 mm/s, hvilket er for hurtigt til at forårsage bobler, en løftehastighed på mindre end eller lig med 5 mm/s, hvilket er for langsomt til at forårsage, at coatingen hænger ned, og nedsænkningstiden indstilles i henhold til coatingtykkelsen, såsom 15±3 sekunder for en 1 mm tyk coating. Samtidig bør dyktanken være udstyret med en magnetomrører med en omdrejningshastighed på 200 rpm for at forhindre fyldstofsedimentering og sikre ensartetheden af ​​belægningsvæskesammensætningen, hvilket også er nøglen til at sikre kvaliteten af ​​Dip Insulated Busbar belægningen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Plastificeringstrinnet er kernen i tværbinding af polymermateriale.- Den anvender en tre-temperaturkurve: Det første trin stiger fra 80 grader til 120 grader i 10 minutter, hovedsageligt for at opnå opløsningsmiddelfordampning; det andet trin stiger fra 120 grader til 200 grader i 15 minutter, hvilket afslutter smeltningen og spredningen af ​​belægningsvæsken; det tredje trin er ved 200 grader i 20 minutter for at opnå højmolekylær{11}}krydsbinding og hærdning. Under hele plastificeringsprocessen skal temperaturforskellen inde i kassen være mindre end eller lig med 8 grader. Lokal overophedning, der overstiger 220 grader, vil forårsage PVC-nedbrydning og gulfarvning, hvilket påvirker isoleringsevnen af ​​den isolerede samleskinne.

Efter-behandlingstrinnet bruges hovedsageligt til at eliminere belægningsfejl og sikre produktets pålidelighed. De vigtigste kontrolparametre for dyppebelægningsprocessen påvirker direkte produktkvalifikationsgraden. Der skal fokuseres på fire kernepunkter: klæbemidlets viskositet bør kontrolleres til 2000 ± 500 cP, med en afvigelse, der overstiger dette område, hvilket forårsager, at belægningen løber-af eller ufuldstændig dækning, og prøveudtagning og testning bør udføres hver 2. time ved hjælp af et rotationsviskosimeter; forvarmningstemperaturen bør kontrolleres til 200 grader for kobberstænger og 170 grader for aluminiumsstænger, med afvigelser, der fører til belægningsvedhæftning og afskalningskraft < 4N/cm, og realtidsovervågning bør udføres ved hjælp af et infrarødt termisk kamera; plastificeringskonstanttemperaturen bør kontrolleres til 200 ± 5 grader, med temperaturafvigelser, der resulterer i utilstrækkelig tværbinding og efterfølgende isolationsfejl, og detektion bør udføres ved hjælp af DSC differentiel scanningkalorimetri; afkølingshastigheden skal kontrolleres til Mindre end eller lig med 5 grader/s, med en for høj hastighed, der får mikrorevner i belægningen til at udvide sig, og afkølingsdeformationen skal registreres ved hjælp af et{14}}højhastighedskamera. I et typisk tilfælde oplevede et energilagringsprojekt blæredannelse og afskalning af belægningen efter saltspraytest på grund af ujævn plastificeringstemperatur (15 grader lavere ved kassekanten), og problemet blev løst ved at øge den termiske luftcirkulationsventilator for at optimere temperaturens ensartethed.

De operationelle forskelle mellem strømbatterier og energilagringssystemer bestemmer de differentierede påføringsstrategier for dyppebelægningsprocessen. I strømbatteriscenariet er der behov for en kompromisløsning. En mulighed er lokal dyppebelægning, hvor kun den højspændte-kobberstangsforbindelsesende af BDU'en (batterifordelingsboks) er belagt, hvilket reducerer isoleringslagets tykkelse til 0,8 mm, hvilket kan reducere den samlede varmeafledningspåvirkning med 40 %; den anden mulighed er en kompositproces, hvor hovedlegemet bruger en 0,15 mm tyk PI-film til indkapsling, og de bøjede dele bruger dip-coating til forstærkning, afbalancering af isoleringsydelse og fleksibilitetskrav, velegnet til brugsscenarierne for Isoleret fleksibel kobberbusbar til Power Battery Pack.

 

For energilagringssystemer kan der opnås en universel tilpasning med en enkelt-sidet tykkelse på 1,5-2 mm, velegnet til komplekse miljøer såsom støv og fugt; fra et omkostningsperspektiv har de dyppe-belagte kobberstænger en lavere pris end den laser-svejste PI-filmløsning med 35 %, hvilket opfylder kravene til pladsbegrænsninger og omkostningsorientering af energilagringssystemer.

Materialevalget til dyppebelægningen af ​​kobberstænger til strømbatterier kræver omfattende overvejelser om isolering, temperaturmodstand, varmeafledning, procesomkostninger og miljøtilpasningsevne. I øjeblikket omfatter de vigtigste materialer tre typer. PVC (polyvinylchlorid) er det mest udbredte materiale, med fremragende isoleringsevne, en modstå spænding på 3500V AC/DC, en isoleringsstyrke på 20-28 kV/mm, der opfylder UL94-V0 flammehæmmende standard, god saltsprøjteevne, et arbejdstemperaturområde på -40 graders materialeomkostningsgrader, egnet til 2-28 graders materialeomkostningsgrad, batch-2, batch-1 produktion, og det er kernematerialet i PVC Coated Bus Bars, men dets begrænsninger er indlysende, med en termisk ledningsevne på kun 0,2 W/(m·K), vil fortykkelse af belægningen øge den termiske modstand betydeligt, og har dårlig lavtemperatursejhed, tilbøjelig til at revne.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Epoxyharpiks er velegnet til scenarier, der kræver letvægts, tyndt-lags høj isolering, med en belægningstykkelse, der kan kontrolleres til 0,3-0,8 mm, en modstå spænding på op til 4500V DC (lækstrøm < 1mA), en isolationsmodstand > 800MΩ, en ekstremt stærk klæbningstest 0 (ingen vedhæftningsniveau) reduktion af vægten med 40 % sammenlignet med PVC-belægning, velegnet til scenarier med følsomme batteripladser, men prisen er 30 % højere end PVC, og hærdningstemperaturen skal kontrolleres præcist (±5 grader), ellers er mikrorevner tilbøjelige til at opstå. Nylon-baseret PPA (Poly(2-Phenoxyacetamid)) er velegnet til miljøer med høje-vibrationer og høje temperaturer.

 

Dens kontinuerlige driftstemperatur kan nå over 150 grader, og den kan modstå kortvarig-varme op til 180 grader. Den overgår PVC og epoxyharpiks med hensyn til varmebestandighed og kemisk resistens. Den har høj mekanisk styrke, med en trækstyrke på over 70MPa, og er modstandsdygtig over for vibrationstræthed. Den er velegnet til hyppige vibrationsmiljøer i køretøjer. Imidlertid er råvareomkostningerne højere og er dobbelt så høje som PVC. Forarbejdningstemperaturen skal kontrolleres inden for 300 grader ± 10 grader. Denne proces kan føre til oxidation af kobberskinnen.

Baseret på forskellige scenarier skal materialeanvendelsesplanen matches nøjagtigt: Til høj-energitæthedsdesign af strømbatterier anbefales epoxyharpiks med en belægningstykkelse på mindre end eller lig med 0,8 mm, der kun dækker BDU-forbindelsesenden, og hoveddelen belagt med 0,15 mm tyk PI-film; Til miljøer med høje-vibrationer anbefales PPA (nylon-baseret). Delvis dyppebelægning ved bøjningsdelen anbefales for at øge udmattelsesbestandigheden. For prisfølsomme designs anbefales modificeret PVC med en forbedring af termisk ledningsevne til 0,45 W/(m·K) ved at tilføje 5 % nano-Al₂O₃, og belægningstykkelsen reduceres til 1,0 mm. Til energilagringssystemers høje-krav til vejrbestandighed anbefales PVC med en tyk belægning (1,5-2,0 mm) for at tilpasse sig komplekse miljøer; Langsigtet -omkostningsoptimering anbefaler også PVC, hvor omkostningsfordelen er betydelig.

Der er betydelige forskelle i prioriteringen af ​​nøgleparametre mellem de to scenarier: I batteristrømforsyningsscenariet er varmeafledning (λ > 0,4 ​​W/(m·K)) vigtigere end letvægt (belægning < 0,8 mm) og omkostninger; I energilagringssystemscenariet er isolering (modstandsdygtig spænding > 4500V) vigtigere end korrosionsbestandighed og omkostninger. Med hensyn til processtyring skal forvarmningstemperaturen kontrolleres omhyggeligt, med kobbersamleskinner ved 200 grader ± 5 grader og aluminiumssamleskinner ved 170 grader ± 5 grader for at forhindre utilstrækkelig belægningsvedhæftning. For epoxyharpiks anbefales en tre--hærdningskurve (80 grader → 120 grader → 200 grader ) for at undgå mikro-revner og sikre isoleringspålideligheden afBatteri Bus Bar.

Overordnet set fokuserer anvendelsen af ​​dip-coating-processen i strømbatteripakker på at opnå en balance mellem isoleringspålidelighed, kompromis med varmeafledning og letvægtskrav. Nøglen ligger i forfining af procestrin, tilpasning af scenarier og materialeinnovation. Forfining af procestrin kræver ±5 % præcisionsstyring i aspekter som forvarmningsaktivering, viskositetskontrol og gradientplastificering; Scenarietilpasning kræver differentierede strategier for lokal dip-belægning af strømbatterier og tyk belægning i hele energilagringssystemet; Materialinnovation kræver udvikling af nano-fyldstoffer og gelformuleringer ved lav-temperatur for at bryde igennem ydeevnebegrænsningerne for traditionelle materialer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I fremtiden, efterhånden som solide-batterier med højspændingsplatforme (800V+) bliver mere udbredte, vil dip-coating-processen udvikle sig mod ultra-tynde belægninger (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.