Šta je višeslojna sabirnica za zavarivanje od bakarne folije? Analiza strukture, prednosti i primjene

Kako se nova energetska vozila, sistemi za pohranu energije i-energetska elektronika velike snage razvijaju prema većim strujama, minijaturizaciji i većoj pouzdanosti, prostorna prilagodljivost i mogućnosti mehaničkog amortiziranja tradicionalnih krutih bakrenih sabirnica su sve više ograničene u određenim primjenama. Višeslojna sabirnica sa bakrenom folijom za zavarivanje koristi laminiranu strukturu od više tankih bakarnih folija, spojenih zavarivanjem ili drugim pouzdanim procesima povezivanja kako bi se formirala integrirana provodljiva komponenta. Iako olakšava prijenos struje, također pruža određeni stepen fleksibilnosti, prigušivanja vibracija i kompenzacije termičkog širenja.

 

Javno dostupni tehnički podaci pokazuju da se više-slojne strukture bakarne folije već koriste za povezivanje jezičaka ćelija baterije sa sabirnicama u baterijskim paketima novih energetskih vozila, koji služe kao kritična komponenta za pouzdane unutrašnje električne veze. Ovo posebno vrijedi za vrećice, gdje višestruki jezičci ćelija moraju uspostaviti stabilne električne veze sa sabirnicom, a zavarivanje više-slojnih tankih folija postavlja visoke zahtjeve za kontrolu procesa.

 

 

Bakarna fleksibilna sabirnica može se definirati kao fleksibilna ili polu{0}}fleksibilna provodljiva sabirnica sastavljena od više slojeva bakarne folije, spojenih zavarivanjem, difuzijskim spajanjem ili drugim prikladnim-postupcima spajanja u čvrstom stanju. Za razliku od tradicionalnih debelih bakarnih sabirnica-koje jednostavno koriste jednu debelu bakarnu ploču kao provodnik-ovaj tip sabirnica je konstruiran slaganjem više slojeva tanje bakarne folije do određene debljine, a zatim ih zavarivanjem ili spajanjem u određenim područjima.

 

Ovaj strukturni dizajn omogućava prilagođavanje broja slojeva folije, debljine pojedinačnog sloja, ukupne površine poprečnog-poprečnog presjeka, dužine zone zavarivanja, konfiguracije terminala i načina montaže. Posljedično, višeslojna sabirnica kombinuje odličnu električnu provodljivost bakra sa superiornom fleksibilnošću i prostornom prilagodljivošću koju pruža naslagana tankoslojna-struktura.

 

 

Tipična više-zavarena sabirnica od bakarne folije sastoji se od sljedećih komponenti: slojeva bakarne folije, zona zavarivanja, priključnih terminala i potrebne izolacije ili struktura za površinsku obradu. Slojevi bakarne folije služe kao primarni provodni element.

 

U novim energetskim vozilima i aplikacijama za skladištenje energije, debljina i broj slojeva bakarne folije se obično određuju na osnovu nazivne struje, dozvoljenog porasta temperature i raspoloživog prostora za instalaciju. Zone zavarivanja služe za pričvršćivanje više slojeva bakarne folije i uspostavljanje električne veze niske{1}}otpornosti. Priključni terminali mogu biti dizajnirani kao ravni terminali, terminali sa montažnim rupama, konektori sabirnica ili druge konfiguracije koje odgovaraju zahtjevima instalacije sistema. Za neke proizvode, terminali mogu biti podvrgnuti površinskoj obradi-kao što je kalaj, nikl ili posrebrenost-kako bi se zadovoljile specifične potrebe za okolišem i povezivanjem.

 

 

Tradicionalne krute sabirnice obično koriste debele bakrene ploče ili šipke. Iako ova struktura nudi odličnu mehaničku čvrstoću i strujni kapacitet-, konektori u baterijskim paketima, energetskim modulima i kompaktnim električnim sistemima također moraju zadovoljiti tolerancije montaže, vibracije i termičko širenje.

 

Konektor od bakrene laminirane folije stvara fleksibilne zone između tankih bakarnih slojeva, omogućavajući sabirnici da apsorbuje mehaničko pomeranje do određene mere.

 

Javno dostupne informacije karakteriziraju fleksibilne sabirnice od bakarne folije po njihovoj visokoj provodljivosti, fleksibilnom povezivanju, prigušivanju vibracija i mogućnostima termičke kompenzacije, uz napomenu da su pogodne za primjene kao što su akumulatori novih energetskih vozila i sistemi za skladištenje energije.

 

 

Tradicionalne krute bakrene sabirnice se obično proizvode od debelih bakarnih ploča ili šipki. Njihove primarne karakteristike uključuju visoku strukturnu krutost i zrele proizvodne procese, što ih čini pogodnim za prijenos struje u fiksnoj-poziciji.

Nasuprot tome, višeslojne zavarene sabirnice od bakarne folije koriste strukturu koja se sastoji od više slojeva tanke bakarne folije. Njihovi ključni atributi uključuju fleksibilnost, prostornu prilagodljivost, prigušivanje vibracija i kompenzaciju toplinskog širenja. Prema tome, odnos između ova dva proizvoda nije samo direktna supstitucija.

Ako električni sistem zahtijeva fiksnu, krutu strujnu vezu, tradicionalna bakarna sabirnica može biti jednostavniji izbor; međutim, ako je tačka spajanja podložna vibracijama, pomacima, tolerancijama montaže ili termičkim ciklusima, višeslojna sabirnica od bakarne folije nudi posebno strukturno rješenje.

 

 

Paketi baterija za nova energetska vozila zahtijevaju međusobno povezivanje brojnih baterijskih ćelija. Ove ćelije doživljavaju temperaturne fluktuacije tokom punjenja i pražnjenja, dok je samo vozilo izloženo kontinuiranim vibracijama i mehaničkim udarima tokom rada. Shodno tome, unutrašnji provodljivi konektori moraju ne samo da olakšaju prenos struje, već i da posjeduju određeni stepen mehaničke prilagodljivosti.

 

Ovo je posebno relevantno za ćelije vrećice, gdje se jezičci naslaganih ćelija moraju spojiti na sabirnicu. Istraživanja pokazuju da veza između jezičaka baterije i sabirnica uključuje više slojeva tanke metalne folije; S obzirom na visoku električnu i toplinsku provodljivost materijala poput bakra i aluminija, tradicionalne metode zavarivanja fuzijom nisu uvijek optimalan izbor. Više-slojne zavarene sabirnice od bakarne folije postižu ravnotežu između električne povezanosti i mehaničke kompenzacije kroz strateški dizajn slojeva folije, zona zavarivanja i fleksibilnih dijelova.

 

 

Odlična električna provodljivost
Bakar ima visoku električnu provodljivost; tako, struktura laminirane bakarne folije stvara veliku efektivnu površinu poprečnog{0}}poprečnog presjeka za strujni tok. Za aplikacije velike{2}}trenutne snage, trenutni-nosivost se može podesiti povećanjem broja slojeva bakarne folije ili optimizacijom njihovih dimenzija.

 

Vrhunska fleksibilnost
U poređenju sa čvrstim, debelim bakarnim šipkama, više-slojne tanke bakarne folije nude bolje mogućnosti savijanja. Ovo je ključno za baterije i energetsku elektroniku gdje je prostor ograničen, a usmjeravanje je složeno.

 

Efikasna apsorpcija mehaničkog naprezanja
Vibracije tokom rada vozila, termički ciklusi i tolerancije montaže mogu izazvati mehaničko naprezanje na mjestima spajanja. Više-slojna struktura bakarne folije pruža određeni stepen fleksibilne amortizacije.

 

Prilagodljivost na termičko širenje
Različiti materijali se šire različitim brzinama tokom temperaturnih fluktuacija. Fleksibilna struktura od bakarne folije može prihvatiti male pomake na mjestu spajanja.

 

Prilagodljiv dizajn
Parametri kao što su broj slojeva bakarne folije, debljina, dužina, širina, zone zavarivanja i konfiguracije terminala mogu se prilagoditi specifičnim zahtjevima proizvoda.

 

Shodno tome, više-slojne sabirnice zavarene bakarnom folijom su veoma pogodne za OEM i prilagođene projekte.

 

 

Mogu se koristiti različite tehnike zavarivanja u zavisnosti od faktora kao što su struktura proizvoda, debljina bakrene folije i komponente koje se spajaju. Ultrazvučno zavarivanje metala je posebno važan proces za spajanje višeslojnih bakarnih folija. Ova metoda koristi visokofrekventne mehaničke vibracije i pritisak da izazove plastičnu deformaciju na metalnoj površini i poremeti površinske oksidne slojeve, čime se uspostavlja prisan kontakt i čvrsta-veza između metalnih površina. Budući da se proces vezivanja odvija prvenstveno ispod tačke topljenja materijala, on obično uključuje manji unos toplote u poređenju sa tradicionalnim zavarivanjem fuzijom.

 

Relevantna istraživanja pokazuju da je ultrazvučno zavarivanje primijenjeno za spajanje višeslojnih bakarnih folija na sabirnice, s posebnim fokusom na istraživanje utjecaja vremena zavarivanja, pritiska, amplitude i energije na kvalitet zavara.

 

Osim toga, ovisno o dizajnu, višeslojne sabirnice od bakrene folije mogu se proizvoditi i korištenjem procesa kao što su difuzijsko zavarivanje, zavarivanje pod pritiskom ili lemljenje. Odabrani specifični proces treba odrediti na osnovu debljine bakarne folije, broja slojeva, područja zavarivanja i predviđenog okruženja za krajnju{1}}u upotrebu.

 

 

 

 

Novi energetski paketi baterija za vozila
Ovo je trenutno kritična oblast primjene. Ključne namjene uključuju: priključke kartice ćelije, međusobne veze baterijskih modula, jake-konekcije unutar baterijskog paketa i fleksibilne veze između baterije i drugih visoko-komponenti visokog napona.

 

Baterijski sistemi za skladištenje energije
Sistemi za skladištenje energije takođe zahtevaju opsežne serijske i paralelne veze između ćelija. Više-slojne sabirnice od bakarne folije mogu se koristiti za provodne veze između ćelija, između modula i između modula i sklopova sabirnica.

 

Oprema za energetsku elektroniku
Fleksibilne strukture veze od bakarne folije su također pogodne za upotrebu u inverterima, pretvaračima, energetskim modulima i opremi za kontrolu velike{0}}e snage.

 

Industrijska električna oprema
Bakarne fleksibilne sabirnice za litijumske baterije su također vrijedne za jake{0}}priključke koji su podložni mehaničkim vibracijama ili termičkim ciklusima.

 

 

 

Tokom faze projektovanja, ključni faktori koje treba uzeti u obzir uključuju: nazivnu struju, radni napon, dozvoljeni porast temperature, debljinu bakarne folije i broj slojeva, dužinu zavara, dimenzije terminala, radijus savijanja, mehaničke vibracije, termičke cikluse i prostor za ugradnju. Strukturu proizvoda ne treba određivati ​​samo na osnovu zahtjeva za velikom strujom.

 

Za nova energetska vozila i projekte za skladištenje energije, dodatna razmatranja uključuju promjene otpora nakon-dugotrajnog ciklusa, pouzdanost zavarivanja i mehanički zamor u zoni veze.

 

Thevišeslojna sabirnica za zavarivanje od bakarne folijeje više od fleksibilnog bakrenog konektora; to je struktura električne veze koja integriše električnu provodljivost, fleksibilnu kompenzaciju, mehaničko amortizovanje i prostornu prilagodljivost.

 

Kako se nove baterije za vozila sa energijom, sistemi za pohranu energije i-energetska elektronika velike snage nastavljaju razvijati, vrijednost fleksibilnih izoliranih bakrenih mekih spojeva sabirnica u aplikacijama koje uključuju velike struje, ograničen prostor i okruženja sa visokim-vibracijama privlači sve veću pažnju.