Bakır-Alüminyum Bara-Polimer Kaplama Prosesinde: Proses, Malzeme ve Endüstri Uygulama Analizi

Bakır-Alüminyum Bara İçi-Polimer Kaplama, bakır-alüminyum bara yüzeyinin belirli bir teknikle sıvı jel- benzeri bir yalıtım malzemesiyle eşit şekilde kaplanarak yalıtkan bir koruyucu katman oluşturulması işlemini ifade eder. Esasen, aynı zamanda bakır-alüminyum baranın yüzeyinin plastiği eritip uygulayarak bir yalıtım katmanıyla kaplanması işlemidir ve temel amacı güvenilir yalıtım elde etmek, karmaşık çalışma koşullarına uyum sağlamak ve aynı zamanda maliyet ve performansı dengelemektir. Plastik Daldırma Bakır Bara bu prosese dayalı olarak yapılan temel bileşenlerden biridir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Polimer kaplama işleminin-yüksek kalitesi- üç temel gereksinimi karşılamalıdır: Birincisi, yalıtım güvenilirliği. Kaplama kalınlığı, 4380V DC dayanım testine dayanabilecek 20–28kV/mm yalıtım gücüyle 0,5–2 mm arasında kontrol edilmelidir. Bu aynı zamanda PVC Daldırma Yalıtımlı Busbar'ın temel performans göstergesidir; İkincisi, çevresel uyum. 192 saat boyunca 35 derecede %5 NaCl çözeltisine daldırıldıktan sonra korozyona uğramadan tuz sisi korozyonuna karşı mükemmel dirence sahip olmalıdır; Üçüncüsü, maliyet-etkinliği. PI film kaplama işlemiyle karşılaştırıldığında, polimer kaplama malzemelerinin maliyeti %30 oranında azaltılabilir ve bu da onu büyük-ölçekli seri üretim için uygun hale getirir.

 

Ancak bu işlemin güç pili alanlarının uygulanmasında bazı sınırlamaları vardır. Enerji depolama sistemleri için yalıtım gereklilikleri hafiflikten önceliklidir ve penetrasyon oranı nispeten yüksektir. Buna karşılık, güç pili alan hassasiyeti ve ısı dağılımı çelişkileri nedeniyle kısıtlanır - kaplama kalınlığındaki bir artış, termal dirençte %20-31'lik bir artışa neden olur. Bu nedenle uygulaması nispeten sınırlıdır.

-Polimer kaplama işlemi karmaşıktır ve işlemin her adımının hassas kontrolü, ürünün kalitesini doğrudan belirler. Sürecin tamamı dört adıma ayrılabilir: ön-işlem, daldırmalı kaplama, plastikleştirme ve-son işlem. Ön-işlem adımı, kaplamanın yapışmasını belirlemenin anahtarıdır.

 

İlk olarak, bakır-alüminyum baranın yüzeyindeki yağ ve kir, bakır-alüminyum baranın yüzeyindeki kalan yağ ve kirin 0,1mg/m²'den az veya buna eşit olmasını sağlamak için pH'ı 10–12 olan bir alkali çözelti kullanılarak 5–8 dakika süreyle çıkarılır; daha sonra, yüzey pürüzlülüğü Ra'yı 1,6–3,2μm dahilinde kontrol etmek için 120-gözenekli alümina parçacıkları püskürtülerek yüzey pürüzlendirilir, bu da kaplama katmanının yapışmasını artırır; son olarak bakır baranın ön ısıtma sıcaklığı 180–220 derece, alüminyum baranın ön ısıtma sıcaklığı 150–180 derece olacak şekilde ön ısıtma ve aktivasyon gerçekleştirilir. Ön ısıtma süresi bakır-alüminyum bara kalınlığına göre, örneğin 2mm kalınlığındaki bakır bara için 120 saniye olarak ayarlanır. Genel sıcaklık farkı ±5 derece içerisinde kontrol edilmelidir.

Daldırma kaplama adımı, kaplamanın homojenliğini sağlamak için temeldir. Kaplama sıvısının parametrelerinin ve çalışma özelliklerinin sıkı kontrolünü gerektirir. Kaplama sıvısı PVC plastik solventtir ve 25 derecede viskozitesi 1500–2500cP arasında tutulmalıdır. %10'u aşan herhangi bir sapmanın imha edilmesi gerekir. Daldırma parametreleri, kabarcıklara neden olmayacak kadar hızlı olan 10 mm/s'den düşük veya buna eşit bir daldırma hızını, kaplamanın sarkmasına neden olmayacak kadar yavaş olan 5 mm/s'den düşük veya buna eşit bir kaldırma hızını içerir ve daldırma süresi, 1 mm kalınlığındaki kaplama için 15±3 saniye gibi kaplama kalınlığına göre ayarlanır. Aynı zamanda, daldırma tankı, dolgu maddesi çökelmesini önlemek ve kaplama sıvısı bileşiminin tekdüzeliğini sağlamak için 200 rpm'lik dönme hızına sahip bir manyetik karıştırıcı ile donatılmalıdır; bu aynı zamanda Daldırma Yalıtımlı Bara kaplamasının kalitesini sağlamanın anahtarıdır.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Plastikleştirme adımı, polimer malzemenin çapraz-bağlanmasının temelidir. Üç-aşamalı bir sıcaklık eğrisini benimser: İlk aşama, esas olarak çözücünün buharlaşmasını sağlamak için 10 dakika boyunca 80 dereceden 120 dereceye yükselir; ikinci aşamada 15 dakika süreyle 120 dereceden 200 dereceye çıkarılarak kaplama sıvısının erimesi ve yayılması tamamlanır; üçüncü aşama, yüksek moleküler çapraz bağlama ve kürlemeyi sağlamak için 200 derecede 20 dakikadır. Tüm plastikleştirme işlemi boyunca kutu içi sıcaklık farkının 8 dereceden az veya eşit olması gerekmektedir. 220 dereceyi aşan yerel aşırı ısınma, PVC'nin ayrışmasına ve sararmasına neden olacak ve Yalıtımlı BusBar'ın yalıtım performansını etkileyecektir.

İşlem sonrası-adım esas olarak kaplama kusurlarını ortadan kaldırmak ve ürün güvenilirliğini sağlamak için kullanılır. Daldırma kaplama işleminin temel kontrol parametreleri, ürün yeterlilik oranını doğrudan etkiler. Dört temel öğeye odaklanılması gerekir: yapıştırıcının viskozitesi 2000 ± 500 cP'de kontrol edilmelidir; bu aralığı aşan bir sapma, kaplamanın akmasına veya eksik kaplamaya neden olur ve numune alma ve test etme, rotasyonel bir viskozimetre kullanılarak her 2 saatte bir gerçekleştirilmelidir; ön ısıtma sıcaklığı, bakır çubuklar için 200 derecede ve alüminyum çubuklar için 170 derecede kontrol edilmeli, sapmalar kaplama yapışmasına ve soyulma kuvvetinin < 4N/cm olmasına neden olmalı ve kızılötesi termal görüntüleme cihazı kullanılarak gerçek zamanlı izleme gerçekleştirilmelidir; plastikleşme sabit sıcaklığı 200 ± 5 derecede kontrol edilmeli, sıcaklık sapmaları yetersiz çapraz bağlanmaya ve ardından izolasyon arızasına neden olmalı ve tespit, DSC diferansiyel tarama kalorimetrisi kullanılarak gerçekleştirilmelidir; soğuma hızı, kaplamadaki mikro çatlakların genişlemesine neden olacak kadar yüksek bir hız ile 5 derece/sn'den az veya buna eşit olarak kontrol edilmeli ve soğuma deformasyonu yüksek-hızlı bir kamera kullanılarak kaydedilmelidir. Tipik bir durumda, bir enerji depolama projesinde, eşit olmayan plastikleştirme sıcaklığı (kutu kenarında 15 derece daha düşük) nedeniyle tuz püskürtme testi sonrasında kaplamanın kabarması ve soyulması yaşandı ve sorun, sıcaklık homojenliğini optimize etmek için termal hava sirkülasyon fanının arttırılmasıyla çözüldü.

Güç pilleri ve enerji depolama sistemleri arasındaki operasyonel farklılıklar, daldırma kaplama işlemi için farklı uygulama stratejilerini belirler. Güç pili senaryosunda uzlaşmacı bir çözüme ihtiyaç vardır. Seçeneklerden biri, BDU'nun (pil dağıtım kutusu) yalnızca yüksek- bakır çubuk bağlantı ucunun kaplandığı, yalıtım katmanı kalınlığını 0,8 mm'ye düşüren ve genel ısı dağılımı etkisini %40 oranında azaltabilen yerel daldırmalı kaplamadır; diğer seçenek, ana gövdenin kapsülleme için 0,15 mm kalınlığında bir PI film kullandığı ve bükme parçalarının takviye için daldırma kaplama kullandığı, yalıtım performansı ve esneklik gereksinimlerinin dengelendiği, Güç Akü Paketi için Yalıtımlı Esnek Bakır Bara kullanım senaryolarına uygun bir kompozit işlemdir.

 

Enerji depolama sistemleri için, toz ve nem gibi karmaşık ortamlara uygun, 1,5–2 mm'lik tek kenar kalınlığıyla evrensel bir adaptasyon sağlanabilir; Maliyet açısından bakıldığında, daldırma-kaplamalı bakır çubuklar, lazer-kaynaklı PI film çözümünden %35 daha düşük maliyete sahiptir ve enerji depolama sistemlerinin alan kısıtlamaları ve maliyet odaklılık gereksinimlerini karşılar.

Güç aküsü paketi bakır çubuklarının daldırmalı kaplaması için malzeme seçimi, yalıtım, sıcaklık direnci, ısı dağılımı, işlem maliyeti ve çevresel uyumun kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. Şu anda ana malzemeler üç tip içermektedir. PVC (polivinil klorür), mükemmel yalıtım performansı, 3500 V AC/DC dayanım voltajı, 20–28 kV/mm yalıtım gücü, UL94-V0 alev geciktirici standardını karşılayan, iyi tuz püskürtme performansı, -40 derece ila 125 derece çalışma sıcaklığı aralığı, en düşük malzeme maliyeti, olgun süreç, seri üretime uygun ve PVC Kaplı Baraların temel malzemesi olan en yaygın kullanılan malzemedir. ancak sınırlamaları açıktır; yalnızca 0,2 W/(m·K) termal iletkenlik ile kaplamanın kalınlaştırılması termal direnci önemli ölçüde artıracaktır ve düşük sıcaklıkta zayıf dayanıklılığa sahiptir ve çatlamaya eğilimlidir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Epoksi reçine, 0,3–0,8 mm'de kontrol edilebilen kaplama kalınlığı, 4500 V DC'ye kadar dayanım voltajı (kaçak akım < 1 mA), > 800MΩ yalıtım direnci, son derece güçlü yapışma, çizilme testi yapışma düzeyi 0 (soyulmamış), PVC kaplamaya kıyasla ağırlığı %40 azaltan, hassas pil alanı senaryoları için uygun, ancak maliyeti hafif, ince-katmanlı yüksek yalıtım gerektiren senaryolar için uygundur. PVC'ye göre %30 daha yüksektir ve kürlenme sıcaklığının hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekir (±5 derece), aksi halde mikro çatlaklar meydana gelebilir. Naylon-bazlı PPA (Poli(2-Fenoksiasetamid)) yüksek-titreşimli ve yüksek sıcaklıktaki ortamlar için uygundur.

 

Sürekli çalışma sıcaklığı 150 derecenin üzerine çıkabilir ve 180 dereceye kadar kısa-süreli ısıya dayanabilir. Isı direnci ve kimyasal direnç açısından PVC ve epoksi reçineden daha iyi performans gösterir. 70MPa'nın üzerinde çekme mukavemeti ile yüksek mekanik mukavemete sahiptir ve titreşim yorulmasına karşı dayanıklıdır. Araçlarda sık görülen titreşim ortamları için uygundur. Ancak hammadde maliyeti PVC'nin iki katı kadar daha yüksektir. İşleme sıcaklığı 300 derece ± 10 derece arasında kontrol edilmelidir. Bu işlem bakır baranın oksidasyonuna yol açabilir.

Farklı senaryolara dayalı olarak malzeme uygulama planının tam olarak eşleştirilmesi gerekir: Güç pillerinin yüksek-enerji yoğunluklu tasarımı için, kaplama kalınlığı 0,8 mm'den az veya eşit olan, yalnızca BDU bağlantı ucunu kaplayan ve ana gövde 0,15 mm kalınlığında PI filmle kaplanmış epoksi reçine önerilir; Yüksek-titreşimli ortamlar için PPA (naylon-tabanlı) önerilir. Yorulma direncini arttırmak için bükme kısmında kısmi daldırmalı kaplama tavsiye edilir. Maliyet-duyarlı tasarımlar için, %5 nano-Al₂O₃ eklenerek ısı iletkenliği 0,45 W/(m·K)'ye artırılan ve kaplama kalınlığı 1,0 mm'ye düşürülen modifiye PVC önerilir. Enerji depolama sistemlerinin hava koşullarına karşı yüksek direnç gereksinimleri için, karmaşık ortamlara uyum sağlaması amacıyla kalın kaplamalı (1,5–2,0 mm) PVC önerilir; Uzun vadeli maliyet optimizasyonu da önemli maliyet avantajı nedeniyle PVC'yi önerir.

İki senaryo arasında temel parametrelerin önceliği açısından önemli farklılıklar vardır: Batarya güç kaynağı senaryosunda, ısı dağıtımı (λ > 0,4 ​​W/(m·K)) hafiflikten (kaplama < 0,8 mm) ve maliyetten daha önemlidir; Enerji depolama sistemi senaryosunda izolasyon (dayanım voltajı > 4500V), korozyon direnci ve maliyetten daha önemlidir. Proses kontrolü açısından, kaplamanın yetersiz yapışmasını önlemek için ön ısıtma sıcaklığının 200 derece ± 5 derece bakır baralar ve 170 derece ± 5 derece alüminyum baralar ile dikkatlice kontrol edilmesi gerekir. Epoksi reçine için, mikro-çatlakları önlemek ve yalıtım güvenilirliğini sağlamak amacıyla üç-aşamalı bir kürleme eğrisi (80 derece → 120 derece → 200 derece) önerilir.Akü Barası.

Genel olarak, güç akü paketlerinde daldırmalı kaplama işleminin uygulanması, yalıtım güvenilirliği, ısı dağıtımında uzlaşma ve hafiflik gereksinimleri arasında bir dengenin sağlanmasına odaklanır. Anahtar, süreç adımlarının iyileştirilmesinde, senaryoların özelleştirilmesinde ve maddi inovasyonda yatmaktadır. Proses adımlarının iyileştirilmesi, ön ısıtma aktivasyonu, viskozite kontrolü ve gradyan plastikleştirme gibi yönlerde ±%5 hassas yönetim gerektirir; Senaryonun özelleştirilmesi, güç pillerinin yerel daldırmalı kaplaması ve enerji depolama sistemi genelinde kalın kaplama için farklı stratejiler gerektirir; Malzeme inovasyonu, geleneksel malzemelerin performans sınırlamalarını aşmak için nano-dolgu maddelerinin ve düşük-sıcaklıktaki jel formülasyonlarının geliştirilmesini gerektirir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gelecekte, yüksek gerilim platformlarına (800V+) sahip katı{0}}bataryalar yaygınlaştıkça, daldırmalı kaplama işlemi ultra-ince kaplamalara doğru evrilecektir (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.