บัสบาร์ทองแดง-ใน-กระบวนการเคลือบโพลีเมอร์: การวิเคราะห์กระบวนการ วัสดุ และการใช้งานในอุตสาหกรรม

ทองแดง-บัสบาร์อลูมิเนียมใน-การเคลือบโพลีเมอร์หมายถึงกระบวนการเคลือบพื้นผิวของบัสบาร์ทองแดง-อย่างสม่ำเสมอด้วยเจลเหลว-เหมือนกับวัสดุฉนวนผ่านเทคนิคเฉพาะ ซึ่งสร้างชั้นป้องกันที่เป็นฉนวน โดยพื้นฐานแล้ว ยังเป็นกระบวนการเคลือบพื้นผิวของบัสบาร์อะลูมิเนียมทองแดง-ด้วยชั้นฉนวนโดยการหลอมพลาสติกแล้วทา และวัตถุประสงค์หลักคือเพื่อให้ได้ฉนวนที่เชื่อถือได้ ปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานที่ซับซ้อน ขณะเดียวกันก็รักษาสมดุลระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพ บัสบาร์ทองแดงจุ่มพลาสติกเป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักที่ผลิตโดยกระบวนการนี้

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-คุณภาพสูงใน-กระบวนการเคลือบโพลีเมอร์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดหลักสามประการ: ประการแรก ความน่าเชื่อถือของฉนวน ควรควบคุมความหนาของสารเคลือบภายใน 0.5–2 มม. โดยมีความแข็งแรงของฉนวน 20–28kV/มม. ซึ่งสามารถทนต่อการทดสอบการทนต่อแรงดันไฟฟ้า 4380V DC นี่เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักของ PVC Dipping Insulated Busbar; ประการที่สอง การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม ควรมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนของหมอกเกลือได้ดีเยี่ยม โดยไม่มีการกัดกร่อนหลังจากแช่ในสารละลาย NaCl 5% ที่อุณหภูมิ 35 องศาเป็นเวลา 192 ชั่วโมง ประการที่สาม ความคุ้มทุน- เมื่อเทียบกับกระบวนการเคลือบฟิล์ม PI ต้นทุนของ-วัสดุเคลือบโพลีเมอร์สามารถลดลงได้ 30% ทำให้เหมาะสำหรับ-การผลิตจำนวนมาก

 

อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้มีข้อจำกัดบางประการในการใช้งานช่องพลังงานแบตเตอรี่ สำหรับระบบกักเก็บพลังงาน ข้อกำหนดของฉนวนมีความสำคัญมากกว่าการมีน้ำหนักเบา และอัตราการซึมผ่านค่อนข้างสูง ในทางตรงกันข้าม พลังงานแบตเตอรี่ถูกจำกัดโดยความไวของพื้นที่และความขัดแย้งในการกระจายความร้อน - ความหนาของสารเคลือบที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ความต้านทานความร้อนเพิ่มขึ้น 20–31% ดังนั้นการใช้งานจึงค่อนข้างจำกัด

กระบวนการเคลือบโพลีเมอร์ใน-นั้นซับซ้อน และการควบคุมที่แม่นยำของแต่ละขั้นตอนของกระบวนการจะเป็นตัวกำหนดคุณภาพของผลิตภัณฑ์โดยตรง กระบวนการที่สมบูรณ์สามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน: การบำบัดก่อน- การเคลือบแบบจุ่ม การทำให้เป็นพลาสติก และหลัง-การบำบัด ขั้นตอนก่อน-การบำบัดเป็นกุญแจสำคัญในการพิจารณาการยึดเกาะของสารเคลือบ

 

ขั้นแรก น้ำมันและสิ่งสกปรกบนพื้นผิวของทองแดง-บัสบาร์อลูมิเนียมจะถูกกำจัดออกโดยใช้สารละลายอัลคาไลน์ที่มีค่า pH 10–12 เป็นเวลา 5–8 นาทีเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำมันและสิ่งสกปรกที่ตกค้างบนพื้นผิวของทองแดง-บัสบาร์อลูมิเนียมนั้นน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1 มก./ม.²; จากนั้นพื้นผิวจะมีความหยาบโดยการพ่นอนุภาคอลูมินาแบบตาข่าย 120- เพื่อควบคุมความหยาบของพื้นผิว Ra ภายใน 1.6–3.2μm ซึ่งช่วยเพิ่มการยึดเกาะของชั้นเคลือบ ในที่สุดจะมีการอุ่นเครื่องและเปิดใช้งานโดยอุณหภูมิอุ่นของบัสบาร์ทองแดงอยู่ที่ 180–220 องศา และอุณหภูมิของบัสบาร์อลูมิเนียมอยู่ที่ 150–180 องศา เวลาอุ่นเครื่องจะถูกปรับตามความหนาของบัสบาร์ทองแดง-อลูมิเนียม เช่น 120 วินาทีสำหรับบัสบาร์ทองแดงหนา 2 มม. ควรควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิโดยรวมภายใน ± 5 องศา

ขั้นตอนการเคลือบแบบจุ่มเป็นแกนหลักในการรับรองความสม่ำเสมอของการเคลือบ ต้องมีการควบคุมพารามิเตอร์และข้อกำหนดการทำงานของของเหลวเคลือบอย่างเข้มงวด ของเหลวเคลือบเป็นตัวทำละลายพลาสติก PVC และควรรักษาความหนืดที่ 25 องศาภายใน 1500–2500cP การเบี่ยงเบนใด ๆ ที่เกิน 10% จำเป็นต้องกำจัด พารามิเตอร์การแช่ประกอบด้วยความเร็วการแช่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10 มม./วินาที ซึ่งเร็วเกินไปที่จะทำให้เกิดฟอง ความเร็วในการยกน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 มม./วินาที ซึ่งช้าเกินไปที่จะทำให้การเคลือบหย่อนคล้อย และเวลาในการแช่จะถูกตั้งค่าตามความหนาของการเคลือบ เช่น 15±3 วินาทีสำหรับการเคลือบหนา 1 มม. ในเวลาเดียวกัน ถังแช่ควรติดตั้งเครื่องกวนแม่เหล็กด้วยความเร็วรอบการหมุน 200 รอบต่อนาที เพื่อป้องกันการตกตะกอนของฟิลเลอร์ และรับประกันความสม่ำเสมอขององค์ประกอบของเหลวในการเคลือบ ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการรับรองคุณภาพของการเคลือบ Busbar ฉนวน Dip

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ขั้นตอนการทำให้เป็นพลาสติกเป็นแกนหลักของการเชื่อมโยงข้าม-วัสดุโพลีเมอร์ ใช้เส้นโค้งอุณหภูมิสาม-ขั้น: ระดับแรกเพิ่มขึ้นจาก 80 องศาเป็น 120 องศาเป็นเวลา 10 นาที โดยส่วนใหญ่เพื่อให้เกิดการระเหยของตัวทำละลาย ขั้นตอนที่สองเพิ่มขึ้นจาก 120 องศาเป็น 200 องศาเป็นเวลา 15 นาที เสร็จสิ้นการหลอมและการแพร่กระจายของของเหลวเคลือบ ขั้นตอนที่สามอยู่ที่ 200 องศาเป็นเวลา 20 นาทีเพื่อให้เกิดการเชื่อมโยงและการบ่มแบบข้ามโมเลกุลสูง ในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นพลาสติกทั้งหมด ความแตกต่างของอุณหภูมิภายในกล่องควรน้อยกว่าหรือเท่ากับ 8 องศา ความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่นที่เกิน 220 องศาจะทำให้พีวีซีสลายตัวและเป็นสีเหลือง ส่งผลต่อประสิทธิภาพของฉนวนของ Insulated BusBar

ขั้นตอนหลังการบำบัดส่วนใหญ่จะใช้เพื่อขจัดข้อบกพร่องในการเคลือบและรับประกันความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ พารามิเตอร์ควบคุมหลักของกระบวนการเคลือบแบบจุ่มส่งผลโดยตรงต่ออัตราคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ สิ่งสำคัญสี่ประการที่ต้องมุ่งเน้น: ควรควบคุมความหนืดของกาวที่ 2000 ± 500 cP โดยมีค่าเบี่ยงเบนเกินช่วงนี้ ส่งผลให้การเคลือบหลุด-หรือครอบคลุมไม่สมบูรณ์ และควรทำการเก็บตัวอย่างและการทดสอบทุกๆ 2 ชั่วโมงโดยใช้เครื่องวัดความหนืดแบบหมุน ควรควบคุมอุณหภูมิอุ่นล่วงหน้าที่ 200 องศาสำหรับแท่งทองแดงและ 170 องศาสำหรับแท่งอะลูมิเนียม โดยความเบี่ยงเบนนำไปสู่การยึดเกาะของสารเคลือบและแรงลอก < 4N/cm และการตรวจสอบเวลาจริง-ควรดำเนินการโดยใช้เครื่องถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรด อุณหภูมิคงที่ของการขึ้นรูปพลาสติกควรถูกควบคุมอุณหภูมิที่ 200 ± 5 องศา โดยมีค่าเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ ส่งผลให้เกิดการเชื่อมโยงข้ามที่ไม่เพียงพอและความล้มเหลวของฉนวนตามมา และควรทำการตรวจจับโดยใช้การวัดค่าความร้อนด้วยการสแกนดิฟเฟอเรนเชียลของ DSC ควรควบคุมอัตราการทำความเย็นที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 องศา/วินาที โดยเร็วเกินไปทำให้เกิดรอยแตกเล็กๆ ในสารเคลือบขยายออก และควรบันทึกการเปลี่ยนรูปของการทำความเย็นโดยใช้กล้องความเร็วสูง- ในกรณีทั่วไป โครงการกักเก็บพลังงานพบว่าสารเคลือบพองและลอกหลังจากการทดสอบสเปรย์เกลือ เนื่องจากอุณหภูมิการทำให้เป็นพลาสติกไม่เท่ากัน (ต่ำกว่า 15 องศาที่ขอบกล่อง) และปัญหาได้รับการแก้ไขโดยการเพิ่มพัดลมหมุนเวียนอากาศระบายความร้อนเพื่อให้อุณหภูมิมีความสม่ำเสมอเหมาะสมที่สุด

ความแตกต่างในการปฏิบัติงานระหว่างแบตเตอรี่กำลังและระบบกักเก็บพลังงานจะกำหนดกลยุทธ์การใช้งานที่แตกต่างกันสำหรับกระบวนการเคลือบแบบจุ่ม ในสถานการณ์สมมติแบตเตอรี่พลังงาน จำเป็นต้องมีโซลูชันประนีประนอม ทางเลือกหนึ่งคือการเคลือบแบบจุ่มเฉพาะที่ โดยเคลือบเฉพาะปลายเชื่อมต่อแท่งทองแดงแรงดันสูง-ของ BDU (กล่องจ่ายแบตเตอรี่) ส่งผลให้ความหนาของชั้นฉนวนลดลงเหลือ 0.8 มม. ซึ่งสามารถลดผลกระทบการกระจายความร้อนโดยรวมได้ 40% อีกทางเลือกหนึ่งคือกระบวนการคอมโพสิต โดยที่ตัวเครื่องใช้ฟิล์ม PI หนา 0.15 มม. สำหรับการห่อหุ้ม และชิ้นส่วนที่โค้งงอใช้การเคลือบแบบจุ่มเพื่อเสริมแรง ปรับสมดุลประสิทธิภาพของฉนวนและข้อกำหนดด้านความยืดหยุ่น เหมาะสำหรับสถานการณ์การใช้งานบัสบาร์ทองแดงหุ้มฉนวนที่ยืดหยุ่นสำหรับชุดแบตเตอรี่

 

สำหรับระบบกักเก็บพลังงาน สามารถปรับเปลี่ยนได้อเนกประสงค์ โดยมีความหนาด้านเดียว-1.5–2 มม. เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน เช่น ฝุ่นและความชื้น จากมุมมองของต้นทุน แท่งทองแดงเคลือบ-มีราคาต่ำกว่าโซลูชันฟิล์ม PI ที่เชื่อมด้วยเลเซอร์-ถึง 35% ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดด้านข้อจำกัดด้านพื้นที่และการวางแนวต้นทุนของระบบกักเก็บพลังงาน

การเลือกใช้วัสดุสำหรับการเคลือบจุ่มแท่งทองแดงของชุดแบตเตอรี่กำลังต้องพิจารณาถึงความเป็นฉนวน การทนต่ออุณหภูมิ การกระจายความร้อน ต้นทุนกระบวนการ และการปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อมอย่างครอบคลุม ปัจจุบันวัสดุหลักมี 3 ประเภท พีวีซี (โพลีไวนิลคลอไรด์) เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม ทนต่อแรงดันไฟฟ้า 3500V AC/DC ความแข็งแรงของฉนวน 20–28 kV/mm เป็นไปตามมาตรฐานสารหน่วงไฟ UL94-V0 สเปรย์เกลือที่ดี ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน -40 องศาถึง 125 องศา ต้นทุนวัสดุต่ำที่สุด กระบวนการที่สมบูรณ์ เหมาะสำหรับการผลิตเป็นชุด และเป็นวัสดุหลักของการเคลือบพีวีซี Bus Bars แต่มีข้อจำกัดที่ชัดเจน โดยมีค่าการนำความร้อนเพียง 0.2 W/(m·K) การเคลือบที่หนาขึ้นจะช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนได้อย่างมาก และมีความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำต่ำ และมีแนวโน้มที่จะแตกร้าว

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

อีพอกซีเรซินเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการฉนวนสูง-ชั้นบางน้ำหนักเบา พร้อมความหนาของการเคลือบที่สามารถควบคุมได้ที่ 0.3–0.8 มม. ทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 4500V DC (กระแสไฟฟ้ารั่ว < 1mA) ความต้านทานของฉนวน > 800MΩ การยึดเกาะที่แข็งแกร่งมาก ระดับการยึดเกาะทดสอบรอยขีดข่วนที่ 0 (ไม่มีการลอก) ลดน้ำหนักลง 40% เมื่อเทียบกับการเคลือบ PVC เหมาะสำหรับสถานการณ์พื้นที่แบตเตอรี่ที่ละเอียดอ่อน แต่ ค่าใช้จ่ายสูงกว่าพีวีซี 30% และต้องควบคุมอุณหภูมิในการบ่มอย่างแม่นยำ (± 5 องศา) มิฉะนั้นอาจเกิดรอยแตกขนาดเล็กได้ PPA ที่ทำจากไนลอน- (โพลี(2-Phenoxyacetamide)) เหมาะสำหรับ-สภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิสูง

 

อุณหภูมิการทำงานต่อเนื่องสามารถสูงกว่า 150 องศา และสามารถทนความร้อนในระยะสั้น-ได้ถึง 180 องศา มีประสิทธิภาพเหนือกว่าพีวีซีและอีพอกซีเรซินในแง่ของการทนความร้อนและทนต่อสารเคมี มีความแข็งแรงเชิงกลสูง มีความต้านทานแรงดึงมากกว่า 70MPa และทนทานต่อความล้าจากแรงสั่นสะเทือน เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนบ่อยครั้งในยานพาหนะ อย่างไรก็ตามต้นทุนวัตถุดิบสูงกว่าพีวีซีถึงสองเท่า ควรควบคุมอุณหภูมิการประมวลผลภายใน 300 องศา ± 10 องศา กระบวนการนี้อาจนำไปสู่การออกซิเดชันของบัสบาร์ทองแดง

ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ที่แตกต่างกัน แผนการประยุกต์ใช้วัสดุจะต้องตรงกัน: สำหรับการออกแบบความหนาแน่นพลังงานสูง-ของแบตเตอรี่กำลัง แนะนำให้ใช้อีพอกซีเรซินที่มีความหนาเคลือบน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.8 มม. ครอบคลุมเฉพาะปลายเชื่อมต่อ BDU และตัวเครื่องหลักเคลือบด้วยฟิล์ม PI หนา 0.15 มม. สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง- แนะนำให้ใช้ PPA (แบบไนลอน-) แนะนำให้เคลือบจุ่มบางส่วนที่ส่วนที่ดัดงอเพื่อเพิ่มความต้านทานความล้า สำหรับการออกแบบที่คำนึงถึงต้นทุน- แนะนำให้ใช้ PVC ที่ผ่านการดัดแปลง โดยมีการปรับปรุงการนำความร้อนเป็น 0.45 W/(m·K) โดยการเพิ่ม 5% นาโน-Al₂O₃ และความหนาของการเคลือบลดลงเหลือ 1.0 มม. สำหรับข้อกำหนดการต้านทานต่อสภาพอากาศสูง-ของระบบกักเก็บพลังงาน แนะนำให้ใช้ PVC พร้อมการเคลือบหนา (1.5–2.0 มม.) เพื่อปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน การเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนในระยะยาว-ยังแนะนำ PVC อีกด้วย โดยมีความได้เปรียบด้านต้นทุนเป็นอย่างมาก

ลำดับความสำคัญของพารามิเตอร์หลักมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างสองสถานการณ์: ในสถานการณ์การจ่ายไฟแบตเตอรี่ การกระจายความร้อน (γ > 0.4 W/(m·K)) มีความสำคัญมากกว่าการทำให้มีน้ำหนักเบา (การเคลือบ < 0.8 มม.) และต้นทุน; ในสถานการณ์ระบบกักเก็บพลังงาน ฉนวน (ที่ทนต่อแรงดันไฟฟ้า > 4500V) มีความสำคัญมากกว่าความต้านทานการกัดกร่อนและต้นทุน ในแง่ของการควบคุมกระบวนการ อุณหภูมิในการอุ่นจะต้องได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง โดยมีบัสบาร์ทองแดงอยู่ที่ 200 องศา ± 5 องศา และบัสบาร์อลูมิเนียมที่ 170 องศา ± 5 องศา เพื่อป้องกันการยึดเกาะของสารเคลือบไม่เพียงพอ สำหรับอีพอกซีเรซิน แนะนำให้ใช้เส้นโค้งการบ่มสาม-ขั้น (80 องศา → 120 องศา → 200 องศา ) เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดการแตกร้าวขนาดเล็ก- และรับประกันความน่าเชื่อถือของฉนวนของบาร์บัสแบตเตอรี่.

โดยรวมแล้ว การใช้กระบวนการเคลือบแบบจุ่มในชุดแบตเตอรี่กำลังมุ่งเน้นไปที่การบรรลุความสมดุลระหว่างความน่าเชื่อถือของฉนวน การประนีประนอมในการกระจายความร้อน และข้อกำหนดในการมีน้ำหนักเบา สิ่งสำคัญอยู่ที่การปรับแต่งขั้นตอนกระบวนการ การปรับแต่งสถานการณ์ และนวัตกรรมด้านวัสดุ การปรับแต่งขั้นตอนกระบวนการจำเป็นต้องมีการจัดการที่แม่นยำ ±5% ในด้านต่างๆ เช่น การกระตุ้นการอุ่นเครื่อง การควบคุมความหนืด และการทำให้เป็นพลาสติกแบบไล่ระดับ การปรับแต่งสถานการณ์ต้องใช้กลยุทธ์ที่แตกต่างสำหรับการเคลือบแบตเตอรี่พลังงานแบบจุ่มในพื้นที่และการเคลือบหนาทั่วทั้งระบบกักเก็บพลังงาน นวัตกรรมด้านวัสดุจำเป็นต้องมีการพัฒนาสารตัวเติมนาโน-และสูตรเจลที่มีอุณหภูมิต่ำ-เพื่อทำลายข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพของวัสดุแบบดั้งเดิม

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ในอนาคต เนื่องจากแบตเตอรี่โซลิด-ที่มีแพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง (800V+) แพร่หลายมากขึ้น กระบวนการเคลือบแบบจุ่มจะพัฒนาไปสู่การเคลือบแบบบางพิเศษ- (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.