Kupari-alumiinikisko-polymeeripinnoitusprosessissa: prosessi-, materiaali- ja teollisuussovellusanalyysi

Kupari-Alumiinivirtakisko In-Polymeeripinnoite tarkoittaa prosessia, jossa kupari-alumiinikiskon pinta peitetään tasaisesti nestemäisellä geeli-kaltaisella eristemateriaalilla tietyllä tekniikalla, jolloin muodostuu eristävä suojakerros. Pohjimmiltaan se on myös prosessi, jossa kupari-alumiinikiskon pinta pinnoitetaan eristekerroksella sulattamalla muovia ja levittämällä sitä. Sen ydintavoitteena on saavuttaa luotettava eristys, mukautua monimutkaisiin työolosuhteisiin ja samalla tasapainottaa kustannukset ja suorituskyky. Muovinen kuparikisko on yksi tämän prosessin pohjalta valmistetuista ydinkomponenteista.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Polymeeripinnoitusprosessin-laadun on täytettävä kolme keskeistä vaatimusta: Ensinnäkin eristyksen luotettavuus. Pinnoitteen paksuutta tulee säätää 0,5–2 mm:n sisällä, eristyslujuudella 20–28 kV/mm, ja se kestää 4380 V DC:n kestotestin. Tämä on myös PVC upotuseristetyn virtakiskon keskeinen suorituskyvyn indikaattori; Toiseksi sopeutumiskyky ympäristöön. Sen tulisi kestää erinomaisesti suolasumukorroosiota ilman korroosiota sen jälkeen, kun se on upotettu 5-prosenttiseen NaCl-liuokseen 35 asteessa 192 tunniksi; Kolmanneksi kustannustehokkuus. PI-kalvopäällystysprosessiin verrattuna polymeeripinnoitemateriaalien kustannuksia voidaan alentaa 30 %, joten se soveltuu laajamittaiseen erätuotantoon.

 

Tällä prosessilla on kuitenkin tiettyjä rajoituksia tehoakkukenttien käytössä. Energian varastointijärjestelmissä eristysvaatimukset ovat keveyden edelle, ja tunkeutumisaste on suhteellisen korkea. Sitä vastoin tehoakkua rajoittavat tilanherkkyys ja lämmönhajoamisen ristiriidat - pinnoitteen paksuuden kasvu lisää lämpövastusta 20–31 %. Siksi sen käyttö on suhteellisen rajallista.

In-polymeeripinnoitusprosessi on monimutkainen, ja prosessin jokaisen vaiheen tarkka ohjaus määrittää suoraan tuotteen laadun. Koko prosessi voidaan jakaa neljään vaiheeseen: esi-käsittely, kastopinnoitus, pehmitys ja jälki-käsittely. Esikäsittelyvaihe on avain pinnoitteen tarttuvuuden määrittämiseen.

 

Ensin kupari-alumiinikiskon pinnalta oleva öljy ja lika poistetaan käyttämällä alkalista liuosta, jonka pH on 10–12, 5–8 minuutin ajan, jotta varmistetaan, että kupari-alumiinivirtakiskon pinnalla oleva öljy ja lika on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,1 mg/m²; sitten pinta karhennetaan ruiskuttamalla 120{15}}silmäkokoisia alumiinioksidihiukkasia, jotta pinnan karheus Ra voidaan hallita 1,6–3,2 μm:n sisällä, mikä parantaa pinnoitekerroksen tarttuvuutta; lopuksi suoritetaan esilämmitys ja aktivointi, jolloin kuparikiskon esilämmityslämpötila on 180-220 astetta ja alumiinikiskon esilämmityslämpötila 150-180 astetta. Esilämmitysaikaa säädetään kupari-alumiinikiskon paksuuden mukaan, esim. 120 sekuntia 2 mm paksuiselle kuparikiskolle. Kokonaislämpötilaeroa tulee säätää ±5 asteen tarkkuudella.

Kastopinnoitusvaihe on ydin, jolla varmistetaan pinnoitteen tasaisuus. Se edellyttää pinnoitusnesteen parametrien ja toimintaspesifikaatioiden tiukkaa valvontaa. Pinnoiteneste on PVC-muoviliuotinta ja sen viskositeetti 25 asteessa tulee säilyttää 1500-2500cP välillä. Kaikki yli 10 % poikkeamat vaativat hävittämistä. Upotusparametreihin kuuluvat upotusnopeus Alle tai yhtä suuri kuin 10 mm/s, joka on liian nopea aiheuttamaan kuplia, nostonopeus Alle tai yhtä suuri kuin 5 mm/s, joka on liian hidas aiheuttamaan pinnoitteen painumista, ja upotusaika asetetaan pinnoitteen paksuuden mukaan, esimerkiksi 15 ± 1 mm:n paksuinen pinnoite. Samanaikaisesti upotussäiliö on varustettava magneettisekoittimella, jonka pyörimisnopeus on 200 rpm, jotta estetään täyteaineen sedimentaatio ja varmistetaan pinnoitteen nestekoostumuksen tasaisuus, mikä on myös avain kastoeristetyn virtakiskopinnoitteen laadun varmistamiseen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pehmitysvaihe on polymeerimateriaalin ristisilloitus{0}}ydin. Siinä on kolmivaiheinen lämpötilakäyrä: ensimmäinen vaihe nousee 80 astetta 120 asteeseen 10 minuutin ajaksi pääasiassa liuottimen haihtumisen saavuttamiseksi; toinen vaihe nousee 120 astetta 200 asteeseen 15 minuutin ajaksi, jolloin päällystysnesteen sulaminen ja leviäminen on päättynyt; kolmas vaihe on 200 astetta 20 minuutin ajan korkeamolekyylisen{11}}silloittumisen ja kovettumisen saavuttamiseksi. Koko plastisointiprosessin aikana laatikon sisällä olevan lämpötilaeron tulee olla pienempi tai yhtä suuri kuin 8 astetta. Paikallinen yli 220 asteen ylikuumeneminen aiheuttaa PVC:n hajoamista ja kellastumista, mikä vaikuttaa eristetyn virtakiskon eristyskykyyn.

Jälki{0}}käsittelyvaihetta käytetään pääasiassa pinnoitusvirheiden poistamiseen ja tuotteen luotettavuuden varmistamiseen. Kastopinnoitusprosessin tärkeimmät ohjausparametrit vaikuttavat suoraan tuotteen pätevyysasteeseen. On keskityttävä neljään ydinkohteeseen: liiman viskositeetti on säädettävä arvoon 2000 ± 500 cP, ja tämän alueen ylittävä poikkeama aiheuttaa pinnoitteen valumisen-tai epätäydellisen peittävyyden, ja näytteenotto ja testaus on suoritettava 2 tunnin välein rotaatioviskosimetrillä; esilämmityslämpötilaa tulee säätää kuparitankojen osalta 200 asteeseen ja alumiinitankojen 170 asteeseen siten, että poikkeamat johtavat pinnoitteen tarttumiseen ja kuoriutumisvoimaan < 4 N/cm, ja reaaliaikainen valvonta on suoritettava infrapunalämpökameralla; pehmityksen vakiolämpötilaa tulisi säätää 200 ± 5 asteeseen lämpötilan poikkeamien kanssa, jotka johtavat riittämättömään silloittumiseen ja sitä seuraavaan eristysvaurioon, ja havaitseminen tulisi suorittaa käyttämällä DSC-differentiaalista pyyhkäisykalorimetriaa; jäähdytysnopeutta tulee säätää alle tai yhtä suureksi kuin 5 astetta/s liian nopealla nopeudella, joka aiheuttaa mikrohalkeamien laajenemista pinnoitteeseen, ja jäähtymisen muodonmuutos tulee tallentaa nopealla{14}}kameralla. Tyypillisessä tapauksessa energian varastointiprojektissa esiintyi rakkuloita ja pinnoitteen kuoriutumista suolasuihkutestauksen jälkeen epätasaisen pehmityslämpötilan vuoksi (15 astetta matalampi laatikon reunassa), ja ongelma ratkaistiin lisäämällä lämpöilman kiertotuuletinta lämpötilan tasaisuuden optimoimiseksi.

Tehoakkujen ja energian varastointijärjestelmien toiminnalliset erot määräävät kastopinnoitusprosessin erilaiset levitysstrategiat. Virta-akkuskenaariossa tarvitaan kompromissiratkaisu. Yksi vaihtoehto on paikallinen kastopinnoitus, jossa vain BDU:n (akun jakelukotelon) korkeajännitekuparitangon liitospää pinnoitetaan, jolloin eristekerroksen paksuus pienenee 0,8 mm:iin, mikä voi vähentää lämmönpoistovaikutusta 40 %. Toinen vaihtoehto on komposiittiprosessi, jossa päärunko käyttää 0,15 mm paksua PI-kalvoa kapselointiin ja taivutusosat vahvistavat upotuspinnoitetta, mikä tasapainottaa eristyksen suorituskykyä ja joustavuusvaatimuksia, mikä sopii eristetyn taipuisan kupariväylän käyttöskenaarioihin Power Battery Packille.

 

Energian varastointijärjestelmille voidaan saavuttaa universaali sovitus, jonka yksipuolinen -paksuus on 1,5–2 mm, ja se sopii monimutkaisiin ympäristöihin, kuten pölyyn ja kosteuteen. Kustannusnäkökulmasta katsottuna kastopinnoitettujen kuparitankojen hinta on 35 % halvempi kuin laser-hitsattujen PI-kalvoratkaisujen, mikä täyttää tilarajoitusten ja energian varastointijärjestelmien kustannussuuntautuneisuuden vaatimukset.

Tehoakun kuparitankojen kastopinnoitteen materiaalin valinta edellyttää eristyksen, lämpötilan kestävyyden, lämmönpoiston, prosessikustannusten ja ympäristöön sopeutuvuuden perusteellista huomioon ottamista. Tällä hetkellä tärkeimmät materiaalit sisältävät kolme tyyppiä. PVC (polyvinyylikloridi) on laajimmin käytetty materiaali, jolla on erinomainen eristyskyky, kestojännite 3500 V AC/DC, eristyslujuus 20–28 kV/mm, täyttää UL94-V0 palonestostandardin, hyvä suolasuihkusuorituskyky, käyttölämpötila-alue -40 astetta ja tuotantokustannuksiin sopivin 125 astetta. PVC-pinnoitettujen virtakiskojen ydinmateriaali, mutta sen rajoitukset ovat ilmeiset, sillä lämmönjohtavuus on vain 0,2 W/(m·K), pinnoitteen paksuus lisää merkittävästi lämmönkestävyyttä ja sillä on huono alhaisten lämpötilojen sitkeys, ja se on alttiina halkeilulle.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Epoksihartsi soveltuu skenaarioihin, joissa vaaditaan kevyttä, ohutta-kerrosta korkeaa eristystä, jonka pinnoitteen paksuus on säädettävissä 0,3–0,8 mm, kestojännite jopa 4500 V DC (vuotovirta < 1mA), eristysvastus > 800 MΩ, erittäin vahva tartuntatasotesti adheesion adheesio 40 % verrattuna PVC-pinnoitteeseen, sopii herkkiin akkutiloihin, mutta hinta on 30 % korkeampi kuin PVC, ja kovettumislämpötilaa on säädettävä tarkasti (±5 astetta), muuten mikrohalkeamat ovat alttiita syntymään. Nylon-pohjainen PPA (Poly(2-Phenoxyacetamid)) soveltuu korkean -värähtelyn ja korkeiden lämpötilojen ympäristöihin.

 

Sen jatkuva käyttölämpötila voi nousta yli 150 asteeseen ja se kestää lyhytaikaista-lämpöä 180 asteeseen asti. Se ylittää PVC:n ja epoksihartsin lämmönkestävyyden ja kemikaalien kestävyyden suhteen. Sillä on korkea mekaaninen lujuus, jonka vetolujuus on yli 70 MPa, ja se kestää tärinän väsymistä. Se soveltuu ajoneuvojen usein täriseviin ympäristöihin. Raaka-ainekustannukset ovat kuitenkin korkeammat, kaksi kertaa PVC:hen verrattuna. Käsittelylämpötilan tulee olla 300 ± 10 astetta. Tämä prosessi voi johtaa kuparikiskon hapettumiseen.

Eri skenaarioiden perusteella materiaalin levityssuunnitelma on sovitettava tarkasti: Tehoakkujen korkean-energiatiheyden suunnittelussa suositellaan epoksihartsia, jonka pinnoitteen paksuus on enintään 0,8 mm, joka peittää vain BDU-liitospään, ja päärunko on päällystetty 0,15 mm:n paksuisella PI-kalvolla. Korkean-värähtelyn ympäristöissä suositellaan PPA:ta (nailon-pohjainen). Taivutusosan osittainen upotuspinnoite suositellaan parantamaan väsymiskestävyyttä. Kustannusherkissä malleissa suositellaan modifioitua PVC:tä, jonka lämmönjohtavuus paranee arvoon 0,45 W/(m·K) lisäämällä 5 % nano-Al₂O3:a ja pinnoitteen paksuus pienennetään 1,0 mm:iin. Energian varastointijärjestelmien korkeiden säänkestovaatimusten vuoksi suositellaan PVC:tä paksulla pinnoitteella (1,5–2,0 mm), jotta se mukautuu monimutkaisiin ympäristöihin. Pitkäaikaisessa-kustannusoptimoinnissa suositellaan myös PVC:tä, jonka kustannusetu on merkittävä.

Avainparametrien tärkeysjärjestyksessä on merkittäviä eroja näiden kahden skenaarion välillä: Akkuvirtalähteen skenaariossa lämmön hajoaminen (λ > 0,4 ​​W/(m·K)) on tärkeämpää kuin keveys (pinnoite < 0,8 mm) ja hinta; Energian varastointijärjestelmän skenaariossa eristys (jännitteenkesto > 4500V) on tärkeämpää kuin korroosionkestävyys ja hinta. Prosessin ohjauksen kannalta esilämmityslämpötilaa on valvottava huolellisesti kuparisilla kiskoilla 200 astetta ± 5 astetta ja alumiinikiskoilla 170 astetta ± 5 astetta pinnoitteen riittämättömän kiinnittymisen estämiseksi. Epoksihartsille suositellaan kolmivaiheista kovettumiskäyrää (80 astetta → 120 astetta → 200 astetta), jotta vältetään mikrohalkeamia ja varmistetaan eristyksen luotettavuus.Akun väyläpalkki.

Kaiken kaikkiaan kastopinnoitusprosessin soveltaminen tehoakkuihin keskittyy tasapainon saavuttamiseen eristyksen luotettavuuden, kompromissin lämmönhajoamisessa ja keveysvaatimusten välillä. Avain on prosessivaiheiden tarkentamisessa, skenaarioiden mukauttamisessa ja materiaaliinnovaatiossa. Prosessivaiheiden tarkentaminen vaatii ±5 % tarkkuutta sellaisissa asioissa kuin esilämmityksen aktivointi, viskositeetin säätö ja gradienttipehmitys; Skenaarion räätälöinti vaatii erilaisia ​​strategioita tehoakkujen paikalliselle upotuspinnoitteelle ja paksulle pinnoitteelle koko energian varastointijärjestelmässä; Materiaaliinnovaatiot edellyttävät nano-täyteaineiden ja matalan lämpötilan-geelikoostumusten kehittämistä perinteisten materiaalien suorituskyvyn rajoitusten rikkomiseksi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tulevaisuudessa, kun korkeajännitealustoilla (800 V+) varustetut solid-state-akut (800 V+) yleistyvät, kastopinnoitusprosessi kehittyy kohti ultraohuita pinnoitteita (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.