Tehnologie de bare colectoare flexibile cu folie de cupru multistrat: principii și proces de fabricație

 

În domeniul energiei noi, al bateriilor de stocare a energiei și al bateriilor de putere, odată cu cerințele tot mai mari de densitate a puterii, greutate redusă și design modular, barele colectoare rigide tradiționale din cupru sau conexiunile prin cablu se confruntă cu o serie de provocări, cum ar fi vibrațiile, îndoirea, dilatarea termică și contactul slab. În acest context, soluțiile de conexiune conductoare flexibile-conectorii flexibili fabricați utilizând tehnologii de laminare cu folie de cupru multistrat, sudare sub presiune sau sudare prin difuzie-sunt treptat adoptate pe scară largă în industrie. Materialele din industrie se referă la aceasta ca „conexiune flexibilă din folie de cupru”. De exemplu, un brevet publicat afirmă: „Bara colectoare de cupru de conexiune flexibilă include mai multe straturi de folie de cupru stivuite împreună, iar straturile de folie de cupru multistrat stivuite... sunt sudate la ambele capete la capetele interioare a două părți de conexiune fixă ​​folosind sudarea prin difuzie cu polimer sau procese de sudare cu ultrasunete.”

 

Această structură combină conductivitatea și flexibilitatea, satisfacând nevoile de cablare modulară, medii de vibrații și aranjamente spațiale geometrice complexe.

 

 

Caracteristici structurale

Laminare cu folie de cupru multi-strat:În mod obișnuit, sunt utilizate foi subțiri de cupru pur (cum ar fi cuprul T2, conținut de cupru mai mare sau egal cu 99,95%), cu grosimi variind de la aproximativ 0,05 mm până la 0,30 mm.

Cele două capete ale laminatului sunt capete fixe cu sudare sub presiune (sau sudare prin difuzie), în timp ce partea din mijloc poate menține elasticitatea/flexibilitatea, obținând astfel compensarea pentru îndoire, răsucire și dilatare termică a conectorului.

Zonele de sudură de la ambele capete se combină cu partea de conectare fixă ​​pentru a forma o interfață de conexiune de mare-curent-, sigură și fiabilă. Brevetul afirmă că „...cele două capete ale barei colectoare flexibile din cupru sunt conectate, respectiv, la capătul interior al piesei de conexiune fixă”.

 

Tratarea suprafeței și izolarea:Pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune și fiabilitatea sudării, conectorul flexibil din folie de cupru poate fi supus unor tratamente de suprafață, cum ar fi cuprul gol, placarea cu cositor, placarea cu nichel și placarea cu argint; în același timp, zona din mijloc poate fi prevăzută cu tuburi termocontractabile sau acoperite cu scufundare-pentru a îndeplini cerințele de izolare.

 

Prezentare generală a procesului de fabricație

Selectarea materialului și felierea:Folia de cupru de-puritate ridicată este selectată și tăiată la grosimea și lățimea proiectate.

 

Stivuire cu mai multe-straturi:Mai multe straturi de folie de cupru sunt stivuite conform designului. Grosimea totală a stivei este determinată în funcție de curentul necesar, creșterea temperaturii și spațiul de instalare.

 

Sudarea sub presiune/Procesul de sudare prin difuzie:Sudarea sub presiune (cunoscută și sub denumirea de sudare prin difuzie moleculară) se realizează la ambele capete ale stivei. Temperatura ridicată și presiunea provoacă fuziunea prin difuzie între straturile de folie de cupru, formând o structură integrală.

Procesare la sfârșitul conexiunii:Capetele sudate pot fi perforate, sertizate cu nituri, placate sau acoperite cu foi de argint/nichel pentru o conexiune ușoară la bare colectoare, șuruburi și nituri.

 

Tratarea suprafeței și izolarea:În funcție de cerințele mediului de instalare, piesele din cupru goale sau placate cu cupru sunt acoperite cu țeavă termocontractabilă, acoperire PVC cu scufundare, acoperire cu rășină epoxidică etc.

 

Inspecție și livrare:Include testarea rezistenței la continuitate, testarea creșterii temperaturii și testarea adaptabilității la vibrații mecanice.

 

 

Curenți mari, secțiune transversală mică{0}:În comparație cu cablurile tradiționale, structurile din folie de cupru laminate pot transporta curenți mai mari într-un spațiu limitat prin creșterea numărului de straturi, lărgirea-secțiunii transversale și reducerea grosimii.

 

Înaltă flexibilitate și adaptabilitate:Deoarece zona din mijloc nu este complet rigidizată, are capabilități de îndoire, îndoire și compensare a vibrațiilor, ceea ce o face ideală pentru sistemele cu vibrații sau medii de mișcare, cum ar fi bateriile de alimentare, dulapurile de stocare a energiei și modulele invertoare.

 

Dimensiune flexibilă și cablare:În comparație cu barele colectoare rigide, folia flexibilă de cupru este mai subțire și poate fi personalizată ca formă, făcând mai ușor așezarea, asamblarea și reducerea greutății.

 

Rezistență termică redusă a conexiunii:Sudarea sub presiune reduce numărul de puncte de lipire și interfețe de contact, îmbunătățind conductivitatea, reducând creșterea temperaturii și sporind fiabilitatea.

 

Adaptarea la noile tendințe energetice:Cererea de conectori flexibili, de-densitate ridicată, cu impedanță scăzută-crește rapid în modulele de baterii cu litiu, dulapurile de stocare a energiei de-înaltă tensiune și sistemele de alimentare cu energie noi ale vehiculelor.

 

 

Conexiune modulul bateriei de alimentare:În cutiile de baterii pentru vehicule cu energie nouă, spațiul de conectare dintre module și dispozitivele integrate este limitat datorită curentului ridicat și modulelor multiple. Utilizarea conexiunilor flexibile din folie de cupru poate îmbunătăți eficiența și fiabilitatea cablajului.

 

Sistem de stocare a energiei Conexiune bară:De exemplu, în dulapurile mari de stocare a energiei, mai multe șiruri de baterii/blocuri paralele trebuie conectate prin bare colectoare. Utilizarea barelor colectoare flexibile laminate cu cupru poate reduce eficient stresul cauzat de vibrații și dilatare termică și contracție.

 

Cablajul intern al cutiei de distribuție și al invertorului:În interiorul invertoarelor de-înaltă frecvență și al modulelor de putere, spațiul de cablare este limitat, necesitând conexiuni îndoite și necesitând disipare ridicată a căldurii și conductivitate. Utilizarea unei structuri „Multilayer Bus Bar” poate optimiza întregul sistem.

 

Tranzit feroviar și sisteme de acționare a locomotivelor:În mediul complex de-vibrații ridicate al locomotivelor, barele colectoare flexibile din cupru (Cu Flexible Busbar) au avantaje semnificative față de cablarea rigidă convențională.

 

 

 

Alegerea materialului:Prioritizează cuprul de-puritate ridicată (cum ar fi cuprul T2), asigurând un conținut de cupru mai mare sau egal cu 99,95%.

 

Numărul de straturi și grosimea:Grosimea unei singure foi de folie de cupru (de exemplu, 0,05 mm, 0,10 mm) și numărul de straturi stivuite trebuie proiectate pe baza curentului nominal, a creșterii admisibile a temperaturii și a spațiului disponibil.

 

Proces comun:Zonele de lipire de la ambele capete trebuie să asigure o bună sudură prin difuzie moleculară sau o calitate a sudării cu ultrasunete pentru a asigura o conexiune fiabilă și o rezistență scăzută la contact.

 

Design flexibil:Secțiunea din mijloc trebuie să păstreze variația-secțiunii transversale și mobilitatea pentru a se potrivi expansiunii termice, vibrațiilor și deformațiilor structurale minore.

 

Tratarea suprafeței și izolarea:Pentru medii de instalare, cum ar fi umiditatea, coroziunea și temperaturile ridicate, ar trebui luate în considerare placarea (cositorie, placare cu argint, placare cu nichel), acoperirea din plastic, tubul termocontractabil etc.

 

Testare și compatibilitate:Considerațiile-la fața locului includ, de asemenea, cuplul de strângere a șuruburilor la capetele conexiunii barelor colectoare, toleranța de dilatare termică și durata de viață la oboseală la vibrații. Standardele de referință, cum ar fi „Specificația de proiectare a plăcilor de cupru” pot ajuta la proiectare.

 

 

Odată cu creșterea puterii bateriilor cu litiu-ion și a sistemelor de stocare a energiei, ratingul actual al autobuzelor de conectare continuă să crească, făcând „Copper Flexible BusBars for Lithium Batteries” o tendință de dezvoltare.

 

Pe fundalul popularității tot mai mari a vehiculelor cu energie noi, implementarea accelerată a sistemelor de pile de încărcare și extinderea sistemelor fotovoltaice + de stocare a energiei, barele colectoare flexibile, cu aspectul lor flexibil, instalarea rapidă și fiabilitatea ridicată, vor deveni soluția preferată pentru proiectarea sistemului de distribuție a energiei.

 

Simultan, odată cu promovarea producției inteligente și a sistemelor electrice modulare, barele colectoare flexibile personalizate (inclusiv „Conectori flexibili din cupru laminat”) vor câștiga o cerere mai mare pe piață.

 

Din perspectiva procesului, descoperirile cheie viitoare pot include folie de cupru mai subțire, mai multe straturi laminate, fiabilitate mai mare la temperatură, durată de viață mai lungă la oboseală și performanță de răspuns în frecvență mai mare.