Eintauchverfahren für isolierte Sammelschienen in PVC: Prozessanalyse, Materialauswahl und Branchenanwendungspunkte

Das Eintauchen isolierter Sammelschienen in PVC ist eine Kernverarbeitungstechnologie, die die Oberfläche von Kupfer- (oder Aluminium-)Stäben durch einen speziellen Prozess gleichmäßig mit flüssigem, klebendem Isoliermaterial bedeckt, um eine Isolationsschutzschicht zu bilden. Es wird häufig im Bereich der Kraftübertragung eingesetzt. Insbesondere in Batteriepacks und Energiespeichersystemen bildet dieser Prozess eine Isolationsschicht durch eine geschmolzene Kunststoffbeschichtung, die mehrere Kernanforderungen erfüllen muss: Im Hinblick auf die Isolationszuverlässigkeit ist es notwendig, eine gleichmäßige Beschichtungsdicke (herkömmlich 0,5 - 2 mm), eine Isolationsstärke von 20–28 kV/mm und einen Druckfestigkeitstest bei 4380 V DC sicherzustellen; Im Hinblick auf die Anpassungsfähigkeit an die Umwelt ist eine ausgezeichnete Salzsprühkorrosionsbeständigkeit erforderlich (5 %ige NaCl-Lösung, keine Korrosion für 192 Stunden bei 35 Grad), und der Flammschutzgrad sollte der UL94-V0-Norm entsprechen; Im Hinblick auf die Kosteneffizienz können im Vergleich zur PI-Filmbeschichtungstechnologie die Materialkosten um 30 % gesenkt werden, wodurch sie besser für die Anforderungen der Massenproduktion geeignet ist. Es gibt jedoch Unterschiede bei der Anwendung der isolierten kundenspezifischen Kupfersammelschiene mit PVC-Tauchverfahren in verschiedenen Szenarien. Im Bereich der Leistungsbatterien kann eine Verdickung der Beschichtung aufgrund der starken räumlichen Empfindlichkeit und der hohen Anforderungen an die Wärmeableitung zu einer Erhöhung des Wärmewiderstands um 20–31 % führen, was ihre Anwendung einschränkt. Das Energiespeichersystem erfordert eine höhere Isolationsleistung als die Leichtbauanforderungen, und die Durchdringungsrate des Tauchformverfahrens ist relativ höher.

Der Kern des Tauchformverfahrens ist die präzise Steuerung der gesamten Prozessparameter, die hauptsächlich vier Schlüsselglieder umfasst: Vorbehandlung, Eintauchen, Plastifizierung und Nachbehandlung. Die Vorbehandlung der mit PVC getauchten isolierten Sammelschiene erfordert die vollständige Entfernung von Öl und Fett, das Aufrauen der Oberfläche und die Aktivierung durch Vorwärmen, um die Haftung der Beschichtung sicherzustellen. Das Eintauchen in den Leim erfordert eine strenge Kontrolle der Viskosität und der Eintauchparameter der Leimlösung, um eine gleichmäßige Beschichtung sicherzustellen. Die Plastifizierung erfolgt über eine drei{2}stufige Heizkurve, um eine ausreichende Vernetzung des Polymers sicherzustellen. Die Nachbearbeitung gewährleistet die Qualität und Sicherheit der isolierten flexiblen Kupfersammelschiene für Power Battery Packs durch Gradientenkühlung, Lasertrimmen und Luftdichtheitsprüfung.

Der Kern des Tauchprozesses für kundenspezifische Kunststoff-Tauchschienen aus elektrischem Kupfer liegt in der vollständigen Prozesskontrolle. Die genaue Steuerung der Parameter in jedem Schritt bestimmt direkt die Qualität und Wirksamkeit der Beschichtung, die in vier Hauptphasen unterteilt werden kann: Vorbehandlung, Tauchen, Plastifizieren und Nachbehandlung. Der Vorbehandlungsprozess ist die Grundlage für die Gewährleistung der Beschichtungshaftung und umfasst im Wesentlichen drei Kernvorgänge: Entfetten und Ölentfernung mit einer alkalischen Lösung mit einem pH-Wert von 10–12 und Ultraschallreinigung für 5–8 Minuten, um sicherzustellen, dass die restlichen Ölflecken auf der Oberfläche der Kupfer- und Aluminiumstangen höchstens 0,1 mg/m² betragen; Das Aufrauen der Oberfläche erfolgt durch Sandstrahlen von 120-Mesh-Aluminiumoxidpartikeln, um die Oberflächenrauheit Ra auf einen Wert zwischen 1,6 und 3,2 μm einzustellen und dadurch die Haftung der Klebeschicht zu verbessern. In der Aktivierungsphase des Vorheizens sollte die Vorheiztemperatur der Kunststoff-Tauch-Kupfer-Sammelschiene bei 180–220 Grad gehalten werden, während die der Aluminium-Sammelschiene 150–180 Grad betragen sollte. Die Vorheizzeit sollte entsprechend der Dicke des Werkstücks angepasst werden (z. B. 120 Sekunden für eine 2 mm dicke Kupferschiene) und der Gesamttemperaturunterschied sollte innerhalb von ± 5 Grad gehalten werden.

Die stabile Anwendung des Tauchverfahrens „Dipping Busbar for Connection“ beruht auf der präzisen Steuerung wichtiger Steuerparameter und der Fehlervermeidung. Die wichtigsten Kontrollpunkte und entsprechenden Anforderungen lauten wie folgt: Der Zielviskositätswert des Klebstoffs beträgt 2000 ± 500 cP. Wenn die Abweichung zu groß ist, führt dies zu einem Durchhängen oder einer unvollständigen Abdeckung und es müssen alle 2 Stunden Proben entnommen und mit einem Rotationsviskosimeter getestet werden. In Bezug auf die Vorwärmtemperatur liegen die Zielwerte für PVC-beschichtetes flexibles Kupfer bei 200 Grad und für Aluminiumstangen bei 170 Grad. Temperaturabweichungen können dazu führen, dass die Adhäsions- und Schälkräfte weniger als 4 N/cm betragen, was eine Echtzeitüberwachung mit einem Infrarot-Wärmebildgerät erfordert; Die Zieltemperatur für die Plastifizierung bei konstanter Temperatur beträgt 200 ± 5 Grad. Eine instabile Temperatur kann zu einer unzureichenden Vernetzung führen, was zum Versagen der Isolierung führen kann. Dies kann durch DSC-Differential-Scanning-Kalorimetrie nachgewiesen werden; Die Abkühlgeschwindigkeit sollte höchstens 5 Grad pro Sekunde betragen. Wenn es zu schnell ist, kann es leicht zu einer Mikrorissausbreitung kommen, die durch die Aufzeichnung der Abkühlungsverformung mit einer Hochgeschwindigkeitskamera kontrolliert werden kann. Ein typischer Fehlerfall zeigt, dass ein bestimmtes Energiespeicherprojekt eine ungleichmäßige Plastifizierungstemperatur aufwies (die Temperatur am Rand des Kastens war 15 Grad niedriger), was nach dem Salzsprühtest zu Blasenbildung und Abblättern der Beschichtung führte. Anschließend wurde das Problem durch eine Vergrößerung des Warmluftzirkulationsgebläses gelöst, um die Temperaturgleichmäßigkeit zu optimieren.

Insgesamt ist der Imprägnierungsprozess von PVC-beschichteten Sammelschienen der Kern der Anwendung von Leistungsbatteriesätzen, da er die Zuverlässigkeit der Isolierung, Kompromisse bei der Wärmeableitung und Anforderungen an das geringe Gewicht in Einklang bringt. Um dieses Ziel zu erreichen, sind drei Kernpfade erforderlich: erstens die Verfeinerung der Arbeitsschritte, die Implementierung eines Präzisionsmanagements von ± 5 % für Schlüsselprozesse wie Vorwärmaktivierung, Viskositätskontrolle und Gradientenplastifizierung; Die zweite Möglichkeit besteht darin, das Szenario anzupassen und den Prozessplan für die unterschiedlichen Anforderungen des lokalen Tauchformens von Energiebatterien und der vollflächigen Dickbeschichtung von Energiespeichersystemen zu optimieren. Die dritte ist die Materialinnovation, die die Leistungsbeschränkungen herkömmlicher Materialien durch Methoden wie die Zugabe von Nanofüllstoffen und die Entwicklung von Niedertemperaturklebstoffen durchbricht. Mit der schrittweisen Verbreitung von Festkörperbatterie-Hochspannungsplattformen (800 V+) wird sich der Tauchprozess der Sammelschienenisolierung in Zukunft hin zu ultradünnen Beschichtungen entwickeln (<0.5mm) and functional composites (integration of insulation, thermal conductivity, and electromagnetic shielding), further adapting to the application needs of high-end power transmission scenarios.

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