Tecnologia de barres flexibles de làmina de coure multicapa: principis i procés de fabricació

 

En els camps de la nova energia, les bateries d'emmagatzematge d'energia i les bateries de potència, amb les demandes creixents de densitat de potència, lleugeresa i disseny modular, les barres colectores de coure rígides tradicionals o les connexions de cable s'enfronten a una sèrie de reptes, com ara vibracions, flexió, expansió tèrmica i mal contacte. És en aquest context que les solucions de connexió conductora flexible-connextors flexibles fabricats amb laminació de làmines de coure multicapa, soldadura a pressió o tecnologies de soldadura per difusió-s'estan adoptant gradualment a la indústria. Els materials de la indústria es refereixen a això com a "connexió flexible de làmina de coure". Per exemple, una patent publicada afirma: "La barra de connexió flexible de coure inclou múltiples capes de làmina de coure apilades juntes, i les capes de làmines de coure multicapa apilades... es solden als dos extrems als extrems interiors de dues peces de connexió fixes mitjançant soldadura per difusió de polímers o processos de soldadura per ultrasons".

 

Aquesta estructura combina conductivitat i flexibilitat, satisfent les necessitats de cablejat modular, entorns de vibració i arranjaments espacials geomètrics complexos.

 

 

Característiques estructurals

Laminació multi-de làmina de coure:Normalment, s'utilitzen làmines primes de coure pur (com ara coure T2, contingut de coure superior o igual al 99,95%), amb gruixos que oscil·len entre aproximadament 0,05 mm i 0,30 mm.

Els dos extrems de la laminació són extrems fixos amb soldadura per pressió (o soldadura per difusió), mentre que la part mitjana pot mantenir l'elasticitat/flexibilitat, aconseguint així una compensació per la flexió, la torsió i l'expansió tèrmica del connector.

Les zones de soldadura dels dos extrems es combinen amb la part de connexió fixa per formar una interfície de connexió de gran-corrent-, segura i fiable. La patent estableix que "... els dos extrems de la barra flexible de coure estan connectats respectivament a l'extrem interior de la part de connexió fixa".

 

Tractament superficial i aïllament:Per millorar la resistència a la corrosió i la fiabilitat de la soldadura, el connector flexible de làmina de coure pot patir tractaments superficials com ara coure nu, estanyat, niquelat i platejat; al mateix temps, la zona mitjana es pot equipar amb tubs termoretràctils o recoberts d'immersió-per complir els requisits d'aïllament.

 

Visió general del procés de fabricació

Selecció de material i tall:Es selecciona una làmina de coure d'alta puresa-i es talla al gruix i a l'amplada dissenyats.

 

Apilament multi-capes:S'apilen diverses capes de làmines de coure segons el disseny. El gruix total de la pila es determina en funció del corrent requerit, l'augment de temperatura i l'espai d'instal·lació.

 

Soldadura per pressió/Procés de soldadura per difusió:La soldadura per pressió (també coneguda com a soldadura per difusió molecular) es realitza als dos extrems de la pila. La temperatura i la pressió altes provoquen la fusió de difusió entre les capes de làmina de coure, formant una estructura integral.

Processament final de la connexió:Els extrems soldats es poden perforar, enganxar amb reblons, xapats o recoberts amb làmines de plata/níquel per a una fàcil connexió a barres, cargols i reblons.

 

Tractament superficial i aïllament:Depenent dels requisits de l'entorn d'instal·lació, les peces de coure nu o de coure xapat es cobreixen amb tubs termoretràctils, recobriment d'immersió de PVC, recobriment de resina epoxi, etc.

 

Inspecció i enviament:Inclou proves de resistència de continuïtat, proves d'augment de temperatura i proves d'adaptabilitat a vibracions mecàniques.

 

 

Secció transversal petita-de corrent alta:En comparació amb els cables tradicionals, les estructures de làmines de coure laminat poden transportar corrents més altes en un espai limitat augmentant el nombre de capes, ampliant la secció-transversal i reduint el gruix.

 

Alta flexibilitat i adaptabilitat:Com que la zona mitjana no està totalment rigidificada, té capacitats de flexió, flexió i compensació de vibracions, la qual cosa la fa ideal per a sistemes amb entorns de vibració o moviment com ara bateries d'alimentació, armaris d'emmagatzematge d'energia i mòduls inversors.

 

Mida flexible i cablejat:En comparació amb les barres rígides, la làmina de coure flexible és més prima i es pot personalitzar en forma, cosa que facilita la disposició, el muntatge i la reducció de pes.

 

Resistència tèrmica de connexió reduïda:La soldadura per pressió redueix el nombre de punts de soldadura i interfícies de contacte, millorant la conductivitat, reduint l'augment de temperatura i augmentant la fiabilitat.

 

Adaptació a les noves tendències energètiques:La demanda de connectors flexibles, d'alta-densitat i baixa-impedància està augmentant ràpidament en mòduls de bateries de liti, armaris d'emmagatzematge d'energia d'alta-tensió i nous sistemes d'alimentació de vehicles d'energia.

 

 

Connexió del mòdul de bateria d'alimentació:A les caixes de bateries dels vehicles d'energia nova, l'espai de connexió entre mòduls i dispositius integrats és limitat a causa de l'alta intensitat i dels múltiples mòduls. L'ús de connexions flexibles de làmines de coure pot millorar l'eficiència i la fiabilitat del cablejat.

 

Sistema d'emmagatzematge d'energia Connexió de la barra colectora:Per exemple, en armaris d'emmagatzematge d'energia grans, s'han de connectar diversos blocs de cadena de bateries/paral·lel mitjançant barres. L'ús de barres flexibles laminats de coure pot reduir eficaçment l'estrès causat per la vibració i l'expansió tèrmica i la contracció.

 

Caixa de distribució i cablejat intern del inversor:Dins dels inversors d'alta-freqüència i dels mòduls de potència, l'espai de cablejat és limitat, i requereix connexions de flexió i una gran dissipació de calor i conductivitat. L'ús d'una estructura de "Barra de bus multicapa" pot optimitzar el sistema global.

 

Trànsit ferroviari i sistemes de conducció de locomotores:En l'entorn complex i d'alta-vibració de les locomotores, les barres de coure flexibles (Cu Flexible Busbar) tenen avantatges importants respecte al cablejat rígid convencional.

 

 

 

Selecció de material:Prioritzeu el coure d'alta -puresa (com ara el coure T2), assegurant un contingut de coure superior o igual al 99,95%.

 

Recompte i gruix de capes:El gruix d'una sola làmina de coure (per exemple, 0,05 mm, 0,10 mm) i el nombre de capes apilades s'han de dissenyar en funció del corrent nominal, l'augment de temperatura admissible i l'espai disponible.

 

Procés conjunt:Les zones d'enllaç als dos extrems han de garantir una bona soldadura per difusió molecular o una soldadura per ultrasons de qualitat per garantir una connexió fiable i una baixa resistència al contacte.

 

Disseny de flexibilitat:La secció mitjana ha de conservar la-variació transversal i la mobilitat per adaptar-se a l'expansió tèrmica, la vibració i la deformació estructural menor.

 

Tractament superficial i aïllament:Per a entorns d'instal·lació com ara la humitat, la corrosió i les altes temperatures, s'ha de tenir en compte el revestiment (estanyat, platejat, niquelat), recobriment de plàstic, tubs termoretràctils, etc.

 

Prova i compatibilitat:-Les consideracions al lloc també inclouen el parell de subjecció dels cargols als extrems de la connexió de la barra colectora, el marge d'expansió tèrmica i la vida útil per vibració. Els estàndards de referència com ara l'"Especificació de disseny de plaques de coure" poden ajudar en el disseny.

 

 

Amb l'augment de l'escala de potència de les bateries d'ions de liti-i els sistemes d'emmagatzematge d'energia, la qualificació actual dels autobusos de connexió continua augmentant, fent que les "Barres flexibles de coure per a bateries de liti" siguin una tendència de desenvolupament.

 

En el context de la creixent popularitat dels vehicles d'energia nova, el desplegament accelerat de sistemes de pila de càrrega i l'expansió dels sistemes fotovoltaics + d'emmagatzematge d'energia, barres flexibles, amb la seva disposició flexible, instal·lació ràpida i alta fiabilitat, es convertiran en la solució preferida per al disseny del sistema de distribució d'energia.

 

Simultàniament, amb la promoció de la fabricació intel·ligent i els sistemes elèctrics modulars, les barres flexibles personalitzades (inclosos els "connectors flexibles de coure laminat") guanyaran una major demanda del mercat.

 

Des d'una perspectiva de procés, els futurs avenços clau poden incloure una làmina de coure més fina, capes més laminades, una fiabilitat de temperatura més alta, una vida útil més llarga a la fatiga i un rendiment de resposta de freqüència més alt.