銅-アルミニウム ブスバー-ポリマー コーティング プロセス: プロセス、材料、および産業用途の分析

銅-アルミニウムバスバー-ポリマーコーティングとは、特殊な技術により銅-アルミニウムバスバーの表面を液体ゲル-のような絶縁材料で均一に覆い、絶縁保護層を形成するプロセスを指します。本質的には、プラスチックを溶かして適用することにより、銅-アルミニウムバスバーの表面を絶縁層でコーティングするプロセスでもあり、その主な目的は、コストとパフォーマンスのバランスをとりながら、信頼性の高い絶縁を実現し、複雑な作業条件に適応することです。プラスチック浸漬銅バスバーは、このプロセスに基づいて製造されたコアコンポーネントの 1 つです。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-ポリマー コーティング プロセスの高品質-は、3 つの主要な要件を満たす必要があります。1 つは絶縁の信頼性です。コーティングの厚さは 0.5 ～ 2 mm 以内に制御され、絶縁強度は 20 ～ 28 kV/mm で、DC 4380 V の耐電圧試験に耐えることができます。これは、PVC 浸漬絶縁バスバーの中核となる性能指標でもあります。 2つ目は、環境への適応力です。塩霧腐食に対して優れた耐性を備え、35 度の 5% NaCl 溶液に 192 時間浸漬した後でも腐食が起こらないこと。第三に、費用対効果です。- PI フィルム コーティング プロセスと比較して、ポリマー コーティング材料のコストを 30% 削減できるため、-大規模なバッチ生産に適しています。

 

ただし、このプロセスには、パワーバッテリー分野への応用において一定の制限があります。エネルギー貯蔵システムでは、軽量化よりも断熱要件が優先され、普及率は比較的高いです。対照的に、パワーバッテリーは空間感度と熱放散の矛盾によって制約されます - コーティングの厚さが増加すると、熱抵抗が 20 ～ 31% 増加します。したがって、その用途は比較的限られています。

ポリマーコーティングプロセスは複雑であり、プロセスの各ステップを正確に制御することが製品の品質に直接影響します。{0}完全なプロセスは、前処理、浸漬コーティング、可塑化、後処理の 4 つのステップに分けることができます。-前処理ステップは、コーティングの密着性を決定する鍵となります。-

 

まず、銅-アルミニウム バスバーの表面の油と汚れを、pH 10～12 のアルカリ溶液を使用して 5～8 分間除去し、銅-アルミニウム バスバーの表面に残留する油と汚れが 0.1mg/m² 以下であることを確認します。その後、120-メッシュのアルミナ粒子を噴霧して表面を粗面化し、表面粗さRaを1.6～3.2μmに制御し、コーティング層の密着性を高めます。最後に、予熱と活性化が行われます。予熱温度は、銅バスバーの場合は 180 ～ 220 度、アルミニウムバスバーの場合は 150 ～ 180 度です。予熱時間は、銅アルミニウムバスバーの厚さに応じて調整されます。たとえば、厚さ 2 mm の銅バスバーの場合は 120 秒です。全体の温度差は±5度以内に制御してください。

ディップコーティング工程は、コーティングの均一性を確保するための核心です。コーティング液のパラメータと操作仕様を厳密に管理する必要があります。コーティング液はPVCプラスチック溶剤であり、25度での粘度は1500〜2500cP以内に維持する必要があります。 10%を超える逸脱は廃棄が必要です。浸漬パラメータは、浸漬速度が速すぎて気泡が発生しない10mm/s以下、引き上げ速度が遅すぎて塗膜のタレが発生しない5mm/s以下、浸漬時間は塗膜厚に応じて設定され、例えば塗膜厚1mmの場合は15±3秒となります。同時に、フィラーの沈降を防ぎ、コーティング液組成の均一性を確保するために、浸漬タンクには回転速度200rpmのマグネティックスターラーを装備する必要があります。これは、ディップ絶縁ブスバーコーティングの品質を確保するための鍵でもあります。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

可塑化ステップはポリマー材料の架橋の核心です。- 3 段階の温度曲線を採用しています。-。最初の段階では、主に溶媒の蒸発を達成するために 10 分間で 80 度から 120 度まで上昇します。第 2 段階では 120 度から 200 度まで 15 分間上昇し、コーティング液の溶融と広がりが完了します。第三段階では 200 度で 20 分間、高分子の架橋と硬化を行います。-可塑化プロセス全体を通じて、ボックス内の温度差は 8 度以下である必要があります。 220 度を超える局所的な過熱は PVC の分解や黄変を引き起こし、絶縁バスバーの絶縁性能に影響を与えます。

後処理ステップは主にコーティングの欠陥を排除し、製品の信頼性を確保するために使用されます。{0}}浸漬コーティングプロセスの主要な制御パラメータは、製品の認定率に直接影響します。 4 つの主要な項目に焦点を当てる必要があります。接着剤の粘度は 2000 ± 500 cP に制御する必要があり、この範囲を超える偏差があるとコーティングの剥がれや不完全な被覆が発生します。サンプリングとテストは回転粘度計を使用して 2 時間ごとに実施する必要があります。-予熱温度は銅棒の場合は 200 度、アルミニウム棒の場合は 170 度に制御する必要があります。偏差があるとコーティングの接着力と剥離力が 4N/cm 未満につながります。また、赤外線サーマル イメージャを使用してリアルタイム モニタリングを実行する必要があります。-可塑化一定温度は 200 ± 5 度に制御する必要があり、温度の偏差により架橋が不十分になり、その後の絶縁不良が発生します。検出は DSC 示差走査熱量測定を使用して実行する必要があります。冷却速度は5度/秒以下に制御する必要があり、速度が速すぎるとコーティング内の微小な亀裂が拡大するため、高速カメラを使用して冷却変形を記録する必要があります。-典型的なケースでは、エネルギー貯蔵プロジェクトでは、不均一な可塑化温度 (ボックス端で 15 度低い) が原因で、塩水噴霧試験後にコーティングの膨れや剥離が発生しました。この問題は、温度均一性を最適化するために熱空気循環ファンを増やすことで解決されました。

パワーバッテリーとエネルギー貯蔵システムの動作の違いにより、ディップコーティングプロセスの差別化されたアプリケーション戦略が決まります。パワーバッテリーのシナリオでは、妥協的な解決策が必要です。オプションの 1 つはローカル ディップ コーティングです。BDU (バッテリー ディストリビューション ボックス) の高電圧銅バー接続端のみがコーティングされ、絶縁層の厚さが 0.8 mm に減り、全体の熱放散への影響を 40% 削減できます。-もう1つのオプションは複合プロセスで、本体は封止に0.15mm厚のPIフィルムを使用し、曲げ部分は強化のためにディップコーティングを使用し、絶縁性能と柔軟性の要件のバランスをとり、パワーバッテリーパック用絶縁フレキシブル銅バスバーの使用シナリオに適しています。

 

エネルギー貯蔵システムの場合、片面の厚さが 1.5～2mm で汎用的な適応が可能であり、塵や湿気などの複雑な環境に適しています。-コストの観点から見ると、ディップ{3}}コーティングされた銅棒は、レーザー溶接された PI フィルム ソリューションよりも 35% コストが低く、-エネルギー貯蔵システムのスペース制約とコスト志向の要件を満たしています。

パワーバッテリーパックの銅バーのディップコーティング用の材料の選択には、絶縁性、耐熱性、放熱性、プロセスコスト、環境適応性を総合的に考慮する必要があります。現在、主な素材は3種類あります。 PVC（ポリ塩化ビニル）は最も広く使用されている材料で、優れた絶縁性能、3500V AC/DCの耐電圧、20～28 kV/mmの絶縁強度、UL94-V0難燃性規格を満たし、優れた塩水噴霧性能、-40度から125度の使用温度範囲、最低の材料コスト、成熟したプロセス、バッチ生産に適しており、PVCコーティングバスのコア材料です。棒材ですが、その限界は明らかで、熱伝導率はわずか 0.2 W/(m・K) であり、コーティングを厚くすると熱抵抗が大幅に増加し、低温靱性が低く、亀裂が発生しやすくなります。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

エポキシ樹脂は、軽量で薄い層の高絶縁を必要とするシナリオに適しています。コーティングの厚さは 0.3～0.8 mm で制御可能、耐電圧は最大 4500 V DC（漏れ電流 < 1mA）、絶縁抵抗 > 800MΩ、非常に強力な接着力、スクラッチ テスト接着レベル 0（剥離なし）、PVC コーティングと比較して重量が 40% 削減され、バッテリー スペースが重要なシナリオに適していますが、コストはPVCより30％高く、硬化温度を正確に制御する必要があります（±5度）。そうしないとマイクロクラックが発生しやすくなります。ナイロン-ベースの PPA (ポリ(2-フェノキシアセトアミド)) は、高振動および高温環境に適しています。-

 

連続動作温度は 150 度以上に達することがあり、短期的には 180 度までの熱に耐えることができます。-耐熱性、耐薬品性の点でPVCやエポキシ樹脂を上回ります。引張強度が70MPa以上と機械的強度が高く、振動疲労に強いです。車両内の頻繁な振動環境に適しています。ただし、原材料コストはPVCの2倍と高くなります。加工温度は300度±10度以内に管理してください。このプロセスにより、銅バスバーが酸化する可能性があります。

さまざまなシナリオに基づいて、材料の適用計画を正確に一致させる必要があります。動力電池の高エネルギー密度設計の場合は、BDU 接続端のみを覆い、厚さ 0.15 mm の PI フィルムでコーティングされた、コーティング厚さ 0.8 mm 以下のエポキシ樹脂が推奨されます。-高振動環境では、PPA (ナイロン-ベース) を推奨します。-耐疲労性を高めるため、曲げ部の部分ディップコーティングを推奨します。コスト重視の設計には、5% のナノ-Al₂O₃ を添加することで熱伝導率が 0.45 W/(m・K) に向上し、コーティングの厚さが 1.0 mm に減少する変性 PVC が推奨されます。-エネルギー貯蔵システムの高い耐候性要件については、複雑な環境に適応するために厚いコーティング（1.5～2.0mm）を施した PVC を推奨します。-長期的なコストの最適化には、コスト上の利点が大きい PVC も推奨されます。-

2 つのシナリオでは、主要なパラメータの優先順位に大きな違いがあります。バッテリ電源シナリオでは、軽量化 (コーティング < 0.8mm) やコストよりも放熱 (λ > 0.4 W/(m・K)) が重要です。エネルギー貯蔵システムのシナリオでは、耐食性やコストよりも絶縁（耐電圧 > 4500V）が重要です。工程管理としては、塗膜の密着不足を防ぐため、銅バスバーの場合は200度±5度、アルミバスバーの場合は170度±5度で予熱温度を慎重に制御する必要があります。エポキシ樹脂の場合、マイクロクラックを回避し、エポキシ樹脂の絶縁信頼性を確保するために、3 段階の硬化曲線（80 度→ 120 度→ 200 度）が推奨されます。-バッテリーバスバー.

全体として、パワーバッテリーパックにおけるディップコーティングプロセスの適用は、絶縁の信頼性、熱放散の妥協、軽量化の要件の間のバランスを達成することに焦点を当てています。鍵となるのは、プロセスステップの改良、シナリオのカスタマイズ、材料の革新です。プロセスステップの改良には、予熱活性化、粘度制御、勾配可塑化などの面で±5%の精度管理が必要です。シナリオのカスタマイズには、電源バッテリーの局所的な浸漬コーティングとエネルギー貯蔵システム全体の厚塗りのための差別化された戦略が必要です。材料の革新には、従来の材料の性能限界を突破するナノ-フィラーと低温ゲル配合物の開発が必要です。-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

将来的には、高電圧プラットフォーム（800V 以上）を備えた全固体電池がさらに普及するにつれて、ディップ コーティング プロセスは極薄コーティングに向けて進化するでしょう。-<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.