Процес нанесення мідної-алюмінієвої шини в-полімерне покриття: аналіз процесу, матеріалів і галузі застосування

Полімерне покриття мідної-алюмінієвої шини- стосується процесу рівномірного покриття поверхні мідної-алюмінієвої шини рідким гелеподібним-ізоляційним матеріалом за допомогою спеціальної технології, утворюючи ізоляційний захисний шар. По суті, це також процес покриття поверхні мідно-алюмінієвої шини ізоляційним шаром шляхом плавлення пластику та його нанесення, і його основною метою є досягнення надійної ізоляції, адаптації до складних умов роботи, збалансовуючи вартість і продуктивність. Пластикова занурювальна мідна шина є одним із основних компонентів, виготовлених на основі цього процесу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висока-якість у-процесі нанесення полімерного покриття має відповідати трьом основним вимогам: по-перше, надійність ізоляції. Товщину покриття слід контролювати в межах 0,5–2 мм, міцність ізоляції 20–28 кВ/мм, здатна витримувати випробування на витримку 4380 В постійного струму. Це також основний показник продуктивності шинопроводів з ПВХ ізольованою зануренням; По-друге, адаптивність до навколишнього середовища. Він повинен мати відмінну стійкість до корозії сольовим туманом, без корозії після занурення в 5% розчин NaCl при 35 градусах протягом 192 годин; По-третє, економічна-ефективність. Порівняно з процесом покриття PI плівкою, вартість внутрішньо-матеріалів полімерного покриття можна зменшити на 30%, що робить його придатним для-великомасштабного серійного виробництва.

 

Однак цей процес має певні обмеження в застосуванні силових батарейних полів. Для систем зберігання енергії вимоги до ізоляції мають перевагу над легкістю, а рівень проникнення є відносно високим. Навпаки, батарея живлення обмежена просторовою чутливістю та протиріччями розсіювання тепла - збільшення товщини покриття призведе до підвищення теплового опору на 20–31%. Тому його застосування відносно обмежене.

Процес нанесення в-полімерного покриття складний, і точний контроль кожного етапу безпосередньо визначає якість продукту. Весь процес можна розділити на чотири етапи: попередня-обробка, нанесення покриття зануренням, пластифікація та подальша-обробка. Етап-попередньої обробки є ключовим для визначення адгезії покриття.

 

Спочатку масло та бруд з поверхні мідно-алюмінієвої шини видаляють за допомогою лужного розчину з рН 10–12 протягом 5–8 хвилин, щоб переконатися, що залишкове масло та бруд на поверхні мідно-алюмінієвої шини менше або дорівнює 0,1 мг/м²; потім поверхні надають шорсткості шляхом розпилення частинок оксиду алюмінію розміром 120-меш для контролю шорсткості поверхні Ra в межах 1,6–3,2 мкм, покращуючи адгезію шару покриття; нарешті, здійснюється попередній нагрів і активація, причому температура попереднього нагріву мідної шини становить 180–220 градусів, а алюмінієвої шини – 150–180 градусів. Час попереднього нагрівання регулюється відповідно до товщини мідно-алюмінієвої шини, наприклад 120 секунд для мідної шини товщиною 2 мм. Загальну різницю температур слід контролювати в межах ±5 градусів.

Етап нанесення покриття зануренням є основою для забезпечення рівномірності покриття. Це вимагає суворого контролю параметрів і робочих характеристик рідини для покриття. Рідина для покриття - це розчинник ПВХ для пластику, і його в'язкість при 25 градусах повинна підтримуватися в межах 1500–2500 сП. Будь-яке відхилення, що перевищує 10%, вимагає утилізації. Параметри занурення включають швидкість занурення менше або дорівнює 10 мм/с, що занадто швидко, щоб спричинити бульбашки, швидкість підйому менше або дорівнює 5 мм/с, яка є надто повільною, щоб спричинити провисання покриття, а час занурення встановлюється відповідно до товщини покриття, наприклад 15±3 секунди для покриття товщиною 1 мм. У той же час занурювальний резервуар повинен бути оснащений магнітною мішалкою зі швидкістю обертання 200 об/хв, щоб запобігти осіданню наповнювача та забезпечити однорідність рідкого складу покриття, що також є ключем до забезпечення якості покриття ізольованих шин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Етап пластифікації є основою поперечного-зшивання полімерного матеріалу. Він має три-ступеневу температурну криву: перший ступінь підвищується від 80 градусів до 120 градусів протягом 10 хвилин, головним чином для досягнення випаровування розчинника; друга стадія підвищується від 120 градусів до 200 градусів протягом 15 хвилин, завершуючи розплавлення та розтікання рідини покриття; на третьому етапі температура 200 градусів протягом 20 хвилин для досягнення високого молекулярного перехресного-зшивання та затвердіння. Протягом усього процесу пластифікації різниця температур всередині коробки повинна бути менше або дорівнювати 8 градусам. Місцеве перегрівання понад 220 градусів спричинить розкладання ПВХ і пожовтіння, що вплине на ізоляційні характеристики ізольованої шини.

Етап до-обробки в основному використовується для усунення дефектів покриття та забезпечення надійності продукту. Ключові контрольні параметри процесу нанесення покриття безпосередньо впливають на рівень кваліфікації продукції. Необхідно зосередитися на чотирьох основних пунктах: в’язкість адгезиву слід контролювати на рівні 2000 ± 500 сПз, при цьому відхилення, що перевищують цей діапазон, спричиняє стікання або неповне покриття; відбір проб і тестування слід проводити кожні 2 години за допомогою ротаційного віскозиметра; температуру попереднього нагрівання слід контролювати на рівні 200 градусів для мідних прутків і 170 ° для алюмінієвих прутків, з відхиленнями, що призводять до адгезії покриття та сили відшарування < 4 Н/см, і-моніторинг у реальному часі слід проводити за допомогою інфрачервоного тепловізора; постійну температуру пластифікації слід контролювати на рівні 200 ± 5 градусів, причому відхилення температури призводять до недостатнього зшивання та подальшого руйнування ізоляції, а виявлення слід проводити за допомогою диференціальної скануючої калориметрії DSC; швидкість охолодження повинна регулюватися на рівні менше або дорівнює 5 градусам/с, причому занадто висока швидкість спричиняє розширення мікротріщин у покритті, а деформацію охолодження слід фіксувати за допомогою високо-швидкісної камери. У типовому випадку в проекті накопичення енергії спостерігалося утворення пухирів і відшарування покриття після випробування соляним туманом через нерівномірну температуру пластифікації (на 15 градусів нижче на краю коробки), і проблему було вирішено шляхом збільшення теплового вентилятора циркуляції повітря для оптимізації рівномірності температури.

Експлуатаційні відмінності між силовими батареями та системами накопичення енергії визначають диференційовані стратегії застосування для процесу нанесення покриття зануренням. У сценарії батареї живлення потрібне компромісне рішення. Одним із варіантів є локальне нанесення покриття зануренням, коли покривається лише -з’єднувальний кінець мідної шини високої напруги BDU (розподільної коробки батареї), що зменшує товщину ізоляційного шару до 0,8 мм, що може зменшити загальний вплив розсіювання тепла на 40%; інший варіант — це композитний процес, де основний корпус використовує поліетиленову плівку товщиною 0,15 мм для інкапсуляції, а частини, що згинаються, використовують покриття зануренням для посилення, балансуючи вимоги до ізоляції та гнучкості, що підходить для сценаріїв використання ізольованої гнучкої мідної шини для блоку живлення.

 

Для систем накопичення енергії можна досягти універсальної адаптації з односторонньою-товщиною 1,5–2 мм, що підходить для складних середовищ, таких як пил і вологість; з точки зору вартості, мідні стрижні з-покриттям мають на 35 % нижчу вартість, ніж рішення з поліпропіленової плівки, звареної лазером-, що відповідає вимогам щодо обмеження простору та економічності систем зберігання енергії.

Вибір матеріалу для покриття зануренням мідних стрижнів акумуляторної батареї вимагає комплексного розгляду ізоляції, термостійкості, розсіювання тепла, вартості процесу та екологічності. В даний час основні матеріали включають три види. ПВХ (полівінілхлорид) є найпоширенішим матеріалом із чудовими ізоляційними властивостями, витримує напругу 3500 В змінного/постійного струму, міцність ізоляції 20–28 кВ/мм, відповідає стандарту вогнестійкості UL94-V0, хороші характеристики соляного спрею, діапазон робочих температур від -40 градусів до 125 градусів, найнижчу вартість матеріалу, зрілий процес, придатний для партій. виробництво, і це основний матеріал шин з ПВХ покриттям, але його обмеження очевидні, оскільки теплопровідність становить лише 0,2 Вт/(м·К), потовщення покриття значно збільшить термічний опір і має низьку міцність при низьких температурах, схильність до розтріскування.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Епоксидна смола підходить для сценаріїв, де потрібна легка, тонко{0}}шарова ізоляція з товщиною покриття, яку можна контролювати на рівні 0,3–0,8 мм, витримує напругу до 4500 В пост. зменшення ваги на 40% у порівнянні з ПВХ-покриттям, підходить для чутливих сценаріїв розміщення батарей, але вартість на 30% вища, ніж ПВХ, і температуру затвердіння потрібно точно контролювати (±5 градусів), інакше можуть виникнути мікротріщини. PPA (полі(2-феноксіацетамід)) на основі-нейлону підходить для середовищ із високою-вібрацією та високою температурою.

 

Його безперервна робоча температура може сягати вище 150 градусів, і він може витримувати коротко-нагрівання до 180 градусів. Він перевершує ПВХ і епоксидну смолу за термостійкістю і хімічною стійкістю. Він має високу механічну міцність, міцність на розрив понад 70 МПа, і стійкий до вібраційної втоми. Він підходить для середовищ із частою вібрацією в автомобілях. Однак вартість сировини вища, вдвічі вища за ПВХ. Температура обробки повинна контролюватися в межах 300 градусів ± 10 градусів. Цей процес може призвести до окислення мідної шини.

Виходячи з різних сценаріїв, план застосування матеріалу має бути точно узгодженим: для конструкції акумуляторів із високою-енергетичною щільністю рекомендується епоксидна смола з товщиною покриття менше або дорівнює 0,8 мм, що покриває лише з’єднувальний кінець BDU, і основний корпус, покритий плівкою PI товщиною 0,15 мм; Для середовищ із високою-вібрацією рекомендується PPA (на основі-нейлону). Для підвищення стійкості до втоми рекомендується часткове занурення на частину згинання. Для-економічних конструкцій рекомендується модифікований ПВХ із покращенням теплопровідності до 0,45 Вт/(м·К) шляхом додавання 5% нано-Al₂O₃, а товщина покриття зменшується до 1,0 мм. Для високих -вимог стійкості до атмосферних впливів систем зберігання енергії рекомендується ПВХ із товстим покриттям (1,5–2,0 мм) для адаптації до складних середовищ; Довгострокова-оптимізація витрат також рекомендує ПВХ, оскільки його економічна перевага є значною.

Існують значні відмінності в пріоритеті ключових параметрів між двома сценаріями: у сценарії джерела живлення від батареї розсіювання тепла (λ > 0,4 ​​Вт/(м·К)) важливіше, ніж легка вага (покриття < 0,8 мм) і вартість; У сценарії системи накопичення енергії ізоляція (витримує напругу > 4500 В) важливіша, ніж стійкість до корозії та вартість. Що стосується контролю процесу, температуру попереднього нагрівання необхідно ретельно контролювати, використовуючи мідні шини на 200 градусів ± 5 градусів і алюмінієві шини на 170 градусів ± 5 градусів, щоб запобігти недостатній адгезії покриття. Для епоксидної смоли рекомендується три-етапна крива затвердіння (80 градусів → 120 градусів → 200 градусів), щоб уникнути мікро-тріщин і забезпечити надійність ізоляціїАкумуляторна шина.

Загалом, застосування процесу нанесення покриття зануренням у блоки силових батарей зосереджено на досягненні балансу між надійністю ізоляції, компромісом у розсіюванні тепла та вимогами до легкої ваги. Ключ полягає в удосконаленні етапів процесу, налаштуванні сценаріїв та інноваційних матеріалах. Удосконалення етапів процесу вимагає керування точністю ±5% у таких аспектах, як активація попереднього нагріву, контроль в’язкості та градієнтна пластифікація; Налаштування сценарію потребує диференційованих стратегій для локального занурення покриття силових батарей і товстого покриття по всій системі зберігання енергії; Інновації в матеріалах вимагають розробки нано-наповнювачів і низько{4}}температурних гелевих складів, щоб подолати обмеження ефективності традиційних матеріалів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У майбутньому, оскільки твердотільні-батареї з платформами високої напруги (800 В+) набудуть більшого поширення, процес нанесення покриттів зануренням розвиватиметься до ультра-тонких покриттів (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.