Koper-aluminiumrail in-polymeercoatingproces: analyse van processen, materialen en industriële toepassingen

Koper-Aluminium stroomrail in-polymeercoating verwijst naar het proces waarbij het oppervlak van de koperen-aluminium stroomrail gelijkmatig wordt bedekt met een vloeibaar gel--achtig isolatiemateriaal via een specifieke techniek, waardoor een isolerende beschermlaag wordt gevormd. In wezen is het ook een proces waarbij het oppervlak van de koper-aluminium stroomrail wordt bedekt met een isolatielaag door plastic te smelten en aan te brengen. Het hoofddoel is het bereiken van betrouwbare isolatie, het aanpassen aan complexe werkomstandigheden en het balanceren van kosten en prestaties. Kunststof dompelkoperrail is een van de kerncomponenten die op basis van dit proces zijn gemaakt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hoge-kwaliteit in het-polymeercoatingproces moet aan drie kernvereisten voldoen: ten eerste: betrouwbaarheid van de isolatie. De laagdikte moet binnen een bereik van 0,5–2 mm worden gehouden, met een isolatiesterkte van 20–28 kV/mm, die een weerstandstest van 4380 V DC kan doorstaan. Dit is ook de kernprestatie-indicator van PVC-dompelgeïsoleerde busbar; Ten tweede: aanpassingsvermogen aan de omgeving. Het moet een uitstekende weerstand hebben tegen zoutmistcorrosie, zonder corrosie na 192 uur onderdompeling in een 5% NaCl-oplossing bij 35 graden; Ten derde: kosteneffectiviteit.- Vergeleken met het PI-filmcoatingproces kunnen de kosten van-polymeercoatingmaterialen met 30% worden verlaagd, waardoor het geschikt wordt voor grootschalige-batchproductie.

 

Dit proces heeft echter bepaalde beperkingen bij de toepassing van energiebatterijvelden. Bij energieopslagsystemen hebben de isolatievereisten voorrang boven lichtgewicht en is de penetratiegraad relatief hoog. Daarentegen wordt een krachtige batterij beperkt door ruimtegevoeligheid en tegenstrijdigheden in warmtedissipatie - een toename van de laagdikte zal een toename van 20-31% van de thermische weerstand veroorzaken. Daarom is de toepassing ervan relatief beperkt.

Het in-polymeercoatingproces is complex en de nauwkeurige controle van elke stap van het proces bepaalt rechtstreeks de kwaliteit van het product. Het volledige proces kan in vier stappen worden verdeeld: voor-behandeling, dompelcoaten, weekmaken en na-behandeling. De voor-behandelingsstap is de sleutel tot het bepalen van de hechting van de coating.

 

Eerst worden olie en vuil op het oppervlak van de koper{0}}aluminiumrail verwijderd met behulp van een alkalische oplossing met een pH van 10–12 gedurende 5–8 minuten om ervoor te zorgen dat de resterende olie en vuil op het oppervlak van de koperen-aluminiumrail minder dan of gelijk is aan 0,1 mg/m²; vervolgens wordt het oppervlak opgeruwd door aluminiumoxidedeeltjes van 120- mesh te spuiten om de oppervlakteruwheid Ra binnen een bereik van 1,6–3,2 μm te houden, waardoor de hechting van de coatinglaag wordt verbeterd; ten slotte worden voorverwarmen en activeren uitgevoerd, waarbij de voorverwarmingstemperatuur van de koperen verzamelrail 180–220 graden bedraagt ​​en die van de aluminium verzamelrail 150–180 graden. De voorverwarmingstijd wordt aangepast aan de dikte van de koper-aluminium stroomrail, bijvoorbeeld 120 seconden voor een koperen stroomrail van 2 mm dik. Het totale temperatuurverschil moet binnen ± 5 graden worden gecontroleerd.

De stap van het dompelcoaten is de kern van het garanderen van de uniformiteit van de coating. Het vereist een strikte controle van de parameters en werkingsspecificaties van de coatingvloeistof. De coatingvloeistof is een PVC-kunststofoplosmiddel en de viscositeit ervan bij 25 graden moet tussen 1500 en 2500 cP worden gehouden. Elke afwijking groter dan 10% vereist verwijdering. De onderdompelingsparameters omvatten een onderdompelingssnelheid van minder dan of gelijk aan 10 mm/s, wat te snel is om luchtbellen te veroorzaken, een hefsnelheid van minder dan of gelijk aan 5 mm/s, wat te langzaam is om doorzakken van de coating te veroorzaken, en de onderdompelingstijd wordt ingesteld op basis van de laagdikte, zoals 15 ± 3 seconden voor een coating van 1 mm dik. Tegelijkertijd moet de dompeltank worden uitgerust met een magnetische roerder met een rotatiesnelheid van 200 tpm om sedimentatie van het vulmiddel te voorkomen en de uniformiteit van de coatingvloeistofsamenstelling te garanderen, wat ook de sleutel is tot het waarborgen van de kwaliteit van de Dip Insulated Busbar-coating.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De stap van het weekmaken is de kern van de verknoping van polymeermateriaal.- Er wordt gebruik gemaakt van een drie- temperatuurcurve: de eerste trap stijgt van 80 graden naar 120 graden gedurende 10 minuten, voornamelijk om verdamping van het oplosmiddel te bereiken; de tweede fase stijgt van 120 graden naar 200 graden gedurende 15 minuten, waardoor het smelten en verspreiden van de coatingvloeistof wordt voltooid; de derde fase is gedurende 20 minuten bij 200 graden om hoogmoleculaire verknoping en uitharding te bereiken. Tijdens het gehele weekmakingsproces moet het temperatuurverschil in de doos kleiner dan of gelijk zijn aan 8 graden. Lokale oververhitting van meer dan 220 graden zal PVC-afbraak en vergeling veroorzaken, waardoor de isolatieprestaties van de geïsoleerde BusBar worden beïnvloed.

De na-behandelingsstap wordt voornamelijk gebruikt om coatingdefecten te elimineren en de betrouwbaarheid van het product te garanderen. De belangrijkste controleparameters van het dompelcoatingproces hebben rechtstreeks invloed op het productkwalificatiepercentage. Er moet op vier kernpunten worden gefocust: de viscositeit van de lijm moet worden gecontroleerd op 2000 ± 500 cP, waarbij een afwijking die dit bereik overschrijdt het uitlopen van de coating of onvolledige dekking veroorzaakt, en bemonstering en testen moeten elke 2 uur worden uitgevoerd met behulp van een roterende viscosimeter; de voorverwarmingstemperatuur moet worden geregeld op 200 graden voor koperen staven en 170 graden voor aluminium staven, waarbij afwijkingen leiden tot hechting van de coating en afpelkracht < 4N/cm, en real-monitoring moet worden uitgevoerd met behulp van een infraroodwarmtebeeldcamera; de constante temperatuur van de weekmaker moet worden gecontroleerd op 200 ± 5 graden, waarbij temperatuurafwijkingen resulteren in onvoldoende verknoping en daaropvolgende isolatiefalen, en detectie moet worden uitgevoerd met behulp van DSC differentiële scanningcalorimetrie; de koelsnelheid moet worden gecontroleerd op minder dan of gelijk aan 5 graden/s, waarbij een te hoge snelheid ervoor zorgt dat microscheurtjes in de coating uitzetten. De koelvervorming moet worden vastgelegd met een hoge-snelheidscamera. In een typisch geval ondervond een energieopslagproject blaarvorming en afbladderen van de coating na zoutsproeitesten als gevolg van een ongelijkmatige weekmakingstemperatuur (15 graden lager aan de rand van de doos). Het probleem werd opgelost door de thermische luchtcirculatieventilator te vergroten om de temperatuuruniformiteit te optimaliseren.

De operationele verschillen tussen stroombatterijen en energieopslagsystemen bepalen de gedifferentieerde toepassingsstrategieën voor het dompelcoatingproces. In het scenario met een krachtige batterij is een compromisoplossing nodig. Eén optie is lokale dompelcoating, waarbij alleen het hoog-spanningskoperen staafverbindingsuiteinde van de BDU (accuverdeelkast) wordt gecoat, waardoor de dikte van de isolatielaag wordt teruggebracht tot 0,8 mm, wat de totale impact van de warmtedissipatie met 40% kan verminderen; de andere optie is een composietproces, waarbij het hoofdlichaam een ​​0,15 mm dikke PI-film gebruikt voor inkapseling, en de buigende delen een dompelcoating gebruiken voor versterking, waardoor isolatieprestaties en flexibiliteitseisen in evenwicht worden gebracht, geschikt voor de gebruiksscenario's van geïsoleerde flexibele koperen busbar voor Power Battery Pack.

 

Voor energieopslagsystemen kan een universele aanpassing worden bereikt, met een enkel-zijdige dikte van 1,5–2 mm, geschikt voor complexe omgevingen zoals stof en vochtigheid; vanuit kostenperspectief hebben de dompel-gecoate koperen staven 35% lagere kosten dan de laser-gelaste PI-filmoplossing, en voldoen ze aan de vereisten van ruimtebeperkingen en kostenoriëntatie van energieopslagsystemen.

De materiaalkeuze voor de dompelcoating van koperen staven met batterijpakketten vereist een uitgebreide afweging van isolatie, temperatuurbestendigheid, warmteafvoer, proceskosten en aanpassingsvermogen aan de omgeving. Momenteel omvatten de belangrijkste materialen drie typen. PVC (polyvinylchloride) is het meest gebruikte materiaal, met uitstekende isolatieprestaties, een weerstandsspanning van 3500 V AC/DC, een isolatiesterkte van 20–28 kV/mm, voldoet aan de UL94-V0 vlamvertragende standaard, goede zoutsproeiprestaties, een werktemperatuurbereik van -40 graden tot 125 graden, de laagste materiaalkosten, volwassen proces, geschikt voor batchproductie, en het is het kernmateriaal van PVC Coated Bus Staven, maar de beperkingen ervan liggen voor de hand: met een thermische geleidbaarheid van slechts 0,2 W/(m·K), zal het verdikken van de coating de thermische weerstand aanzienlijk verhogen, en heeft het een slechte taaiheid bij lage temperaturen, gevoelig voor scheuren.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Epoxyhars is geschikt voor scenario's die een lichtgewicht, dunne- laag isolatie vereisen, met een laagdikte die kan worden geregeld op 0,3-0,8 mm, een weerstandsspanning tot 4500 V DC (lekstroom < 1 mA), een isolatieweerstand > 800 MΩ, extreem sterke hechting, een krastesthechtingsniveau van 0 (geen afpellen), waardoor het gewicht met 40% wordt verminderd in vergelijking met PVC-coating, geschikt voor scenario's met gevoelige batterijruimte, maar de De kosten zijn 30% hoger dan bij PVC, en de uithardingstemperatuur moet nauwkeurig worden gecontroleerd (± 5 graden), anders kunnen microscheurtjes ontstaan. PPA op nylon-basis (Poly(2-Phenoxyacetamide)) is geschikt voor omgevingen met hoge- trillingen en hoge temperaturen.

 

De continue bedrijfstemperatuur kan oplopen tot boven de 150 graden en is bestand tegen korte- hitte tot 180 graden. Het presteert beter dan PVC en epoxyhars op het gebied van hittebestendigheid en chemische bestendigheid. Het heeft een hoge mechanische sterkte, met een treksterkte van meer dan 70 MPa, en is bestand tegen trillingsvermoeidheid. Het is geschikt voor omgevingen met frequente trillingen in voertuigen. De grondstofkosten zijn echter hoger en zijn tweemaal zo hoog als die van PVC. De verwerkingstemperatuur moet binnen een bereik van 300 graden ± 10 graden worden gehouden. Dit proces kan leiden tot oxidatie van de koperen verzamelrail.

Op basis van verschillende scenario's moet het materiaaltoepassingsplan nauwkeurig op elkaar worden afgestemd: voor een ontwerp met hoge- energiedichtheid van stroombatterijen wordt epoxyhars aanbevolen, met een laagdikte van minder dan of gelijk aan 0,8 mm, die alleen het BDU-verbindingsuiteinde bedekt, en het hoofdgedeelte bedekt met 0,15 mm dikke PI-film; Voor omgevingen met veel- trillingen wordt PPA (gebaseerd op nylon-) aanbevolen. Een gedeeltelijke dompelcoating op het buiggedeelte wordt aanbevolen om de weerstand tegen vermoeidheid te verbeteren. Voor kosten-gevoelige ontwerpen wordt gemodificeerd PVC aanbevolen, met een verbetering van de thermische geleidbaarheid tot 0,45 W/(m·K) door toevoeging van 5% nano-Al₂O₃, en wordt de laagdikte teruggebracht tot 1,0 mm. Voor de hoge-weersbestendigheidseisen van energieopslagsystemen wordt PVC aanbevolen met een dikke coating (1,5–2,0 mm) om zich aan te passen aan complexe omgevingen; Kostenoptimalisatie op de lange-termijn beveelt ook PVC aan, omdat het kostenvoordeel aanzienlijk is.

Er zijn aanzienlijke verschillen in de prioriteit van de belangrijkste parameters tussen de twee scenario's: In het scenario voor batterijvoeding is warmtedissipatie (λ > 0,4 ​​W/(m·K)) belangrijker dan lichtgewicht (coating < 0,8 mm) en kosten; In het scenario voor een energieopslagsysteem is isolatie (bestand tegen spanning > 4500 V) belangrijker dan corrosieweerstand en kosten. Wat de procescontrole betreft, moet de voorverwarmingstemperatuur zorgvuldig worden gecontroleerd, met koperen stroomrails op 200 graden ± 5 graden en aluminium stroomrails op 170 graden ± 5 graden, om onvoldoende hechting van de coating te voorkomen. Voor epoxyhars wordt een uithardingscurve in drie- fasen (80 graden → 120 graden → 200 graden) aanbevolen om micro-scheurtjes te voorkomen en de isolatiebetrouwbaarheid van deBatterijbusbar.

Over het geheel genomen richt de toepassing van het dompelcoatingproces in krachtige batterijpakketten zich op het bereiken van een evenwicht tussen betrouwbaarheid van isolatie, compromis in warmteafvoer en lichtgewichtvereisten. De sleutel ligt in de verfijning van processtappen, het aanpassen van scenario's en materiaalinnovatie. De verfijning van processtappen vereist ±5% precisiebeheer in aspecten zoals voorverwarmingsactivering, viscositeitscontrole en gradiëntplastificatie; Scenario-aanpassing vereist gedifferentieerde strategieën voor lokale dompelcoating van stroombatterijen en dikke coating door het hele energieopslagsysteem; Materiaalinnovatie vereist de ontwikkeling van nano-vulstoffen en gelformuleringen op lage- temperatuur om de prestatiebeperkingen van traditionele materialen te doorbreken.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In de toekomst, naarmate solid{0}}batterijen met hoogspanningsplatforms (800V+) steeds wijdverspreider worden, zal het dompelcoatingproces evolueren naar ultra-dunne coatings (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.