Какво представлява многослойна заваръчна шина от медно фолио?- Анализ на структурата, предимствата и приложенията

Тъй като новите енергийни превозни средства, системите за съхранение на енергия и високо{0}}мощната силова електроника се развиват към по-високи токове, миниатюризация и по-голяма надеждност, пространствената адаптивност и възможностите за механично омекотяване на традиционните твърди медни шини са все по-ограничени в определени приложения. Многослойната заваръчна шина от медно фолио използва ламинирана структура от множество тънки медни фолиа, съединени чрез заваряване или други надеждни процеси на свързване, за да образуват интегриран проводим компонент. Докато улеснява предаването на ток, той също така осигурява известна степен на гъвкавост, потискане на вибрациите и компенсация на топлинното разширение.

 

Обществено достъпните технически данни показват, че много{0}}слойните структури от медно фолио вече се използват за свързване на клемите на акумулаторните клетки към шините в нови батерийни пакети за превозни средства, служещи като критичен компонент за надеждни вътрешни електрически връзки. Това е особено вярно за торбичките, където множеството клетъчни щифтове трябва да установят стабилни електрически връзки с шината, а заваряването на много-слойни тънки фолиа поставя високи изисквания към контрола на процеса.

 

 

Медната гъвкава шина може да се дефинира като гъвкава или полу-гъвкава проводяща шина, съставена от множество слоеве медно фолио, свързани чрез заваряване, дифузионно свързване или други подходящи процеси на свързване в твърдо- състояние. За разлика от традиционните дебели медни шини-, които просто използват една дебела медна плоча като проводник-този тип шини се конструират чрез наслагване на няколко слоя по-тънко медно фолио до определена дебелина и след това заваряването или съединяването им на определени места.

 

Този структурен дизайн позволява персонализиране на броя на слоевете фолио, отделната дебелина на слоя, общата площ на напречното-сечение, дължината на заваръчната зона, конфигурацията на клемите и метода на монтаж. Следователно, многослойната шина съчетава отличната електрическа проводимост на медта с превъзходната гъвкавост и пространствена адаптивност, осигурени от подредената тънко-слойна структура.

 

 

Типична много{0}}слойна заварена шина от медно фолио се състои от следните компоненти: слоеве от медно фолио, заваръчни зони, съединителни клеми и необходимата изолация или структури за повърхностна обработка. Слоевете медно фолио служат като първичен проводящ елемент.

 

В новите енергийни превозни средства и приложения за съхранение на енергия дебелината и броят на слоевете медно фолио обикновено се определят въз основа на номиналния ток, допустимото повишаване на температурата и наличното място за монтаж. Зоните за заваряване служат за закрепване на множеството слоеве медно фолио и установяване на електрическа връзка с ниско{1}}съпротивление. Свързващите клеми могат да бъдат проектирани като плоски клеми, клеми с монтажни отвори, съединители за шини или други конфигурации, подходящи за изискванията за инсталиране на системата. За някои продукти терминалите може да бъдат подложени на повърхностни обработки-като калайдисване, никелиране или сребърно покритие-за да отговорят на специфични екологични нужди и нужди за свързване.

 

 

Традиционните твърди шини обикновено използват дебели медни пластини или пръти. Въпреки че тази структура предлага отлична механична якост и-токопоносимост, съединителите в батерийни пакети, захранващи модули и компактни електрически системи също трябва да поемат толеранси при сглобяване, вибрации и топлинно разширение.

 

Конектор от медно ламинирано фолио създава гъвкави зони между тънките медни слоеве, позволявайки на шината да абсорбира механичното изместване до известна степен.

 

Обществено достъпната информация характеризира гъвкавите шини от медно фолио чрез тяхната висока проводимост, гъвкава свързаност, амортизация на вибрациите и възможности за термична компенсация, отбелязвайки тяхната пригодност за приложения като нови батерийни пакети за превозни средства и системи за съхранение на енергия.

 

 

Традиционните твърди медни шини обикновено се произвеждат от дебели медни плочи или пръти. Основните им характеристики включват висока структурна твърдост и зрели производствени процеси, което ги прави подходящи за пренос на ток във фиксирана-позиция.

За разлика от тях много{0}}слойните заварени шини от медно фолио използват структура, съставена от множество слоеве тънко медно фолио. Техните ключови характеристики включват гъвкавост, пространствена адаптивност, потискане на вибрациите и компенсация на топлинното разширение. Следователно връзката между тези два продукта не е просто пряка замяна.

Ако една електрическа система изисква фиксирана, твърда токова връзка, традиционната медна шина може да бъде по-лесният избор; ако обаче точката на свързване е подложена на вибрации, изместване, толеранси при сглобяване или термични цикли, много{0}}слойната шина от медно фолио предлага различно структурно решение.

 

 

Новите енергийни акумулаторни пакети за превозни средства изискват взаимно свързване на множество батерийни клетки. Тези клетки изпитват температурни колебания по време на зареждане и разреждане, докато самото превозно средство е подложено на непрекъснати вибрации и механични удари по време на работа. Следователно, вътрешните проводими съединители трябва не само да улесняват предаването на ток, но и да притежават известна степен на механична адаптивност.

 

Това е особено уместно за пауч клетки, където зъбците на подредените клетки трябва да се свързват към шина. Изследванията показват, че връзката между клемите на батерията и шините включва множество слоеве тънко метално фолио; предвид високата електрическа и топлопроводимост на материали като мед и алуминий, традиционните методи за заваряване чрез стопяване не винаги са оптималният избор. Много{2}}слойните заварени шини от медно фолио постигат баланс между електрическа свързаност и механична компенсация чрез стратегическия дизайн на слоеве фолио, зони за заваряване и гъвкави секции.

 

 

Отлична електропроводимост
Медта има висока електропроводимост; по този начин структурата от ламинирано медно фолио създава голяма ефективна площ на напречното-сечение за протичане на ток. За приложения с висок{2}}ток, капацитетът-за носене на ток може да се регулира чрез увеличаване на броя на слоевете медно фолио или оптимизиране на техните размери.

 

Превъзходна гъвкавост
В сравнение с твърдите, дебели медни пръти, много{0}}слойните тънки медни фолиа предлагат по-добри възможности за огъване. Това е от решаващо значение за батерии и силова електроника, където пространството е ограничено и маршрутизирането е сложно.

 

Ефективно абсорбиране на механично напрежение
Вибрациите по време на работа на превозното средство, термичните цикли и допуските при монтаж могат да предизвикат механично напрежение в точките на свързване. Много{1}}слойната структура от медно фолио осигурява степен на гъвкаво омекотяване.

 

Адаптивност към термично разширение
Различните материали се разширяват с различна скорост по време на температурни колебания. Гъвкавата структура от медно фолио може да поеме леки измествания в точката на свързване.

 

Персонализиран дизайн
Параметри като броя на слоевете медно фолио, дебелината, дължината, ширината, зоните на заваряване и конфигурациите на клемите могат да бъдат пригодени към специфичните изисквания на продукта.

 

Следователно много{0}}слойните шини, заварени с медно фолио, са много подходящи за OEM и проекти по поръчка.

 

 

Могат да се използват различни техники за заваряване в зависимост от фактори като структура на продукта, дебелина на медното фолио и компонентите, които се съединяват. Ултразвуковото заваряване на метал е особено важен процес за свързване на многослойни медни фолиа. Този метод използва високо{2}}честотни механични вибрации и натиск, за да предизвика пластична деформация на металната повърхност и да разруши повърхностните оксидни слоеве, като по този начин установява плътен контакт и твърдо-състояние връзка между металните повърхности. Тъй като процесът на свързване протича предимно под точката на топене на материала, той обикновено включва по-ниска топлина в сравнение с традиционното заваряване чрез стопяване.

 

Съответните изследвания показват, че ултразвуковото заваряване е било приложено за свързване на многослойни медни фолиа към шини, с особен акцент върху изследването на ефектите от времето на заваряване, налягането, амплитудата и енергията върху качеството на заварката.

 

Освен това, в зависимост от дизайна, многослойните шини от медно фолио могат също да бъдат произведени чрез процеси като дифузионно заваряване, заваряване под налягане или спояване. Избраният специфичен процес трябва да се определи въз основа на дебелината на медното фолио, броя на слоевете, зоната на заваряване и предвидената среда за крайна -употреба.

 

 

 

 

Нови енергийни акумулаторни пакети за превозни средства
В момента това е критична област на приложение. Ключовите употреби включват: свързване на клетъчни раздели, свързване на батерийния модул, високо-токови връзки в рамките на батерията и гъвкави връзки между батерията и други компоненти с високо-напрежение.

 

Батерийни системи за съхранение на енергия
Системите за съхранение на енергия също изискват обширни последователни и паралелни връзки между клетките. Много-слойните шини от медно фолио могат да се използват за проводими връзки между клетки, между модули и между модули и възли на шини.

 

Оборудване за силова електроника
Гъвкавите свързващи структури от медно фолио също са подходящи за използване в инвертори, преобразуватели, силови модули и високо{0}}устройство за контрол на мощността.

 

Индустриално електрическо оборудване
Медните гъвкави шини за литиеви батерии също са ценни за високо-токови връзки, подложени на механични вибрации или термични цикли.

 

 

 

По време на фазата на проектиране ключовите фактори, които трябва да се вземат предвид, включват: номинален ток, работно напрежение, допустимо повишаване на температурата, дебелина на медното фолио и брой слоеве, дължина на заваръчния шев, размери на клемите, радиус на огъване, механични вибрации, термични цикли и място за монтаж. Структурата на продукта не трябва да се определя единствено въз основа на изискването за висок ток.

 

За нови енергийни превозни средства и проекти за съхранение на енергия допълнителните съображения включват промени в съпротивлението след дълго-циклиране, надеждност на заваряване и механична умора в зоната на свързване.

 

Theмногослойна заваръчна шина от медно фолиое нещо повече от гъвкав меден конектор; това е структура за електрическо свързване, която интегрира електрическа проводимост, гъвкава компенсация, механично омекотяване и пространствена адаптивност.

 

Тъй като новите енергийни батерии за превозни средства, системите за съхранение на енергия и мощната-мощна електроника продължават да се развиват, стойността на гъвкавите изолирани медни шинни меки връзки в приложения, включващи силни токове, ограничено пространство и среда с висока-вибрация, привлича все повече внимание.