폴리머 코팅 공정의 구리{0}}알루미늄 버스바-: 공정, 재료 및 산업 응용 분석

구리-알루미늄 부스바 인-폴리머 코팅은 구리-알루미늄 부스바 표면을 특정 기술을 통해 액체 겔-절연재로 균일하게 덮어 절연 보호층을 형성하는 공정을 말합니다. 본질적으로 구리-알루미늄 버스바 표면에 플라스틱을 녹여 절연층을 코팅하는 공정이기도 하며, 비용과 성능의 균형을 유지하면서 안정적인 절연을 달성하고 복잡한 작업 조건에 적응하는 것이 핵심 목표입니다. Plastic Dipping Copper Busbar는 이러한 공정을 기반으로 제작된 핵심 부품 중 하나입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

폴리머 코팅 공정의 고품질-품질은 세 가지 핵심 요구 사항을 충족해야 합니다. 첫째, 절연 신뢰성입니다. 코팅 두께는 0.5~2mm 이내로 제어해야 하며, 절연 강도는 20~28kV/mm로 4380V DC 내구 테스트를 견딜 수 있어야 합니다. 이는 또한 PVC Dipping Insulated Busbar의 핵심 성능 지표입니다. 둘째, 환경적응성이다. 35도에서 192시간 동안 5% NaCl 용액에 담근 후 부식 없이 염무 부식에 대한 탁월한 저항성을 가져야 합니다. 셋째, 비용-효율성입니다. PI 필름 코팅 공정에 비해 인-폴리머 코팅 재료 비용을 30% 절감할 수 있어 대규모 배치 생산에 적합합니다.-

 

그러나 이 프로세스는 전력 배터리 분야에 적용할 때 특정 제한 사항이 있습니다. 에너지 저장 시스템의 경우 경량화보다 단열 요구 사항이 우선하며 보급률이 상대적으로 높습니다. 대조적으로, 전원 배터리는 공간 민감성과 열 방출 모순으로 인해 제약을 받습니다. - 코팅 두께가 증가하면 열 저항이 20~31% 증가합니다. 따라서 그 적용은 상대적으로 제한적이다.

인-폴리머 코팅 공정은 복잡하며 공정 각 단계의 정밀한 제어가 제품 품질을 직접적으로 결정합니다. 전체 공정은 전-처리, 침지 코팅, 가소화, 후-처리의 네 단계로 나눌 수 있습니다. 전-처리 단계는 코팅의 접착력을 결정하는 핵심입니다.

 

먼저, 구리-알루미늄 버스바 표면의 기름과 먼지를 pH 10~12의 알칼리성 용액을 사용하여 5~8분간 제거하여 구리-알루미늄 버스바 표면의 잔류 기름과 먼지가 0.1mg/m² 이하가 되도록 합니다. 그런 다음 120-메쉬 알루미나 입자를 분사하여 표면을 거칠게 하여 표면 거칠기 Ra를 1.6~3.2μm 이내로 제어하여 코팅층의 접착력을 향상시킵니다. 마지막으로 예열 및 활성화가 수행되며, 구리 부스바의 예열 온도는 180~220도, 알루미늄 부스바의 예열 온도는 150~180도입니다. 예열 시간은 구리-알루미늄 부스바의 두께에 따라 조정되며, 예열 시간은 2mm 두께의 구리 부스바의 경우 120초입니다. 전체적인 온도차는 ±5도 이내로 조절되어야 합니다.

딥 코팅 단계는 코팅의 균일성을 확보하는 핵심입니다. 코팅액의 매개변수와 작동 사양에 대한 엄격한 제어가 필요합니다. 코팅액은 PVC 플라스틱 용제이며 25도에서의 점도는 1500~2500cP 이내로 유지되어야 합니다. 10%를 초과하는 편차는 폐기가 필요합니다. 침지 매개변수에는 기포가 발생하기에는 너무 빠른 10mm/s 이하의 침지 속도, 코팅 처짐을 유발하기에는 너무 느린 5mm/s 이하의 리프팅 속도가 포함되며, 침지 시간은 코팅 두께에 따라 1mm 코팅의 경우 15±3초로 설정됩니다. 동시에, 침지 탱크에는 충전제 침전을 방지하고 코팅액 조성의 균일성을 보장하기 위해 회전 속도 200rpm의 자기 교반기를 장착해야 하며 이는 또한 딥 절연 부스바 코팅의 품질을 보장하는 핵심이기도 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

가소화 단계는 고분자 재료 가교의 핵심입니다-. 이는 3단계- 온도 곡선을 채택합니다. 첫 번째 단계는 주로 용매 증발을 달성하기 위해 80도에서 120도까지 10분 동안 상승합니다. 두 번째 단계는 120도에서 200도까지 15분간 상승하여 코팅액의 용융 및 확산이 완료됩니다. 세 번째 단계는 고분자 가교{11}}및 경화를 달성하기 위해 200도에서 20분간 진행됩니다. 전체 가소화 과정에서 상자 내부의 온도차는 8도 이하여야 합니다. 220도를 초과하는 국지적 과열은 PVC 분해 및 황변을 유발하여 절연 부스바의 절연 성능에 영향을 미칩니다.

후처리 단계는 주로 코팅 결함을 제거하고 제품 신뢰성을 보장하기 위해 사용됩니다. 딥 코팅 공정의 주요 제어 매개변수는 제품 적격성 평가에 직접적인 영향을 미칩니다. 4가지 핵심 항목에 초점을 맞춰야 합니다. 접착제의 점도는 2000 ± 500cP로 제어해야 하며, 이 범위를 초과하는 편차는 코팅이 흘러내리거나{5}}불완전한 도포를 유발하고, 샘플링 및 테스트는 회전 점도계를 사용하여 2시간마다 수행해야 합니다. 예열 온도는 구리 바의 경우 200도, 알루미늄 바의 경우 170도로 제어되어야 하며 코팅 접착력과 박리력은 4N/cm 미만으로 편차가 발생해야 하며{10}}적외선 열화상 장비를 사용하여 실시간 모니터링을 수행해야 합니다. 가소화 일정 온도는 200 ± 5도로 제어되어야 하며, 온도 편차로 인해 가교가 불충분하여 절연 실패가 발생하고 검출은 DSC 시차 주사 열량계를 사용하여 수행해야 합니다. 냉각 속도는 5도/초 이하로 제어해야 하며 속도가 너무 빠르면 코팅의 미세 균열이 확장되고 냉각 변형은 고속-카메라를 사용하여 기록되어야 합니다. 일반적인 경우, 에너지 저장 프로젝트에서는 불균일한 가소화 온도(상자 가장자리에서 15도 낮음)로 인해 염수 분무 테스트 후 코팅이 벗겨지거나 기포가 발생하는 문제가 발생했으며, 온도 균일성을 최적화하기 위해 열풍 순환 팬을 늘려 문제를 해결했습니다.

전원 배터리와 에너지 저장 시스템 간의 작동 차이에 따라 딥 코팅 공정의 차별화된 적용 전략이 결정됩니다. 전원 배터리 시나리오에서는 타협 솔루션이 필요합니다. 한 가지 옵션은 로컬 딥 코팅으로, BDU(배터리 분배 상자)의 고전압 구리 막대 연결 끝 부분만 코팅하여 절연층 두께를 0.8mm로 줄여 전체 열 방출 영향을 40%까지 줄일 수 있습니다. 다른 옵션은 복합 공정으로, 본체는 캡슐화를 위해 0.15mm 두께의 PI 필름을 사용하고 벤딩 부품은 강화를 위해 딥 코팅을 사용하여 절연 성능과 유연성 요구 사항의 균형을 유지합니다. 이는 전원 배터리 팩용 절연 유연한 구리 버스 바의 사용 시나리오에 적합합니다.

 

에너지 저장 시스템의 경우 먼지 및 습기와 같은 복잡한 환경에 적합한 1.5~2mm의 단면 두께로 보편적인 적응이 가능합니다.{0}} 비용 측면에서 딥{3}}코팅 구리 바는 레이저-용접 PI 필름 솔루션보다 비용이 35% 더 저렴하여 에너지 저장 시스템의 공간 제약 및 비용 방향 요구 사항을 충족합니다.

전원 배터리 팩 구리 바의 딥 코팅을 위한 재료 선택에는 절연, 내열성, 방열, 공정 비용 및 환경 적응성을 종합적으로 고려해야 합니다. 현재 주요 소재는 3가지 종류가 있습니다. PVC(폴리염화비닐)는 우수한 절연 성능, 내전압 3500V AC/DC, 절연 강도 20~28kV/mm, UL94{10}}V0 난연 표준 충족, 우수한 염수 분무 성능, -40~125도의 작동 온도 범위, 최저 재료비, 성숙한 프로세스, 배치 생산에 적합한 가장 널리 사용되는 소재이며 PVC 코팅 버스의 핵심 소재입니다. 바는 열전도율이 0.2W/(m·K)에 불과하여 한계가 분명하며 코팅을 두껍게 하면 열 저항이 크게 증가하고 저온 인성이 낮고 균열이 발생하기 쉽습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

에폭시 수지는 0.3~0.8mm로 제어할 수 있는 코팅 두께, 최대 4500V DC(누설 전류 < 1mA)의 내전압, > 800MΩ, 매우 강한 접착력, 스크래치 테스트 접착 수준 0(박리 없음), PVC 코팅에 비해 무게가 40% 감소하고 민감한 배터리 공간 시나리오에 적합하지만 비용이 저렴하여 경량, 박{0}}층 고절연이 요구되는 시나리오에 적합합니다. PVC에 비해 30% 정도 높으며, 경화온도를 정밀하게(±5도) 조절해야 하며, 그렇지 않으면 미세균열이 발생하기 쉽습니다. 나일론- 기반 PPA(Poly(2-Phenoxyacetamide))는 진동이 높고 온도가 높은 환경에 적합합니다.

 

연속 작동 온도는 150도 이상에 도달할 수 있으며 최대 180도까지 단기-열을 견딜 수 있습니다. 내열성, 내화학성 측면에서 PVC, 에폭시 수지보다 우수합니다. 인장강도 70MPa 이상으로 기계적 강도가 높고, 진동 피로에 강합니다. 차량의 진동이 빈번한 환경에 적합합니다. 그러나 원재료 비용은 PVC보다 두 배나 높습니다. 가공온도는 300도±10도 이내로 조절되어야 한다. 이 과정은 구리 버스 바의 산화로 이어질 수 있습니다.

다양한 시나리오에 따라 재료 적용 계획이 정확하게 일치해야 합니다. 전력 배터리의 -고에너지 밀도 설계를 위해서는 코팅 두께가 0.8mm 이하이고 BDU 연결 끝 부분만 덮고 본체는 0.15mm 두께의 PI 필름으로 코팅된 에폭시 수지를 권장합니다. 진동이 높은-환경에서는 PPA(나일론-기반)를 권장합니다. 내피로성을 높이기 위해 굴곡부분 부분 딥코팅을 권장합니다. 비용-에 ​​민감한 설계의 경우 5% 나노-Al2O₃를 첨가하여 열전도도를 0.45W/(m·K)로 향상시키고 코팅 두께를 1.0mm로 줄인 변성 PVC를 권장합니다. 에너지 저장 시스템의 높은{13}내후성 요구 사항을 충족하려면 PVC에 두꺼운 코팅(1.5~2.0mm)을 적용하여 복잡한 환경에 적응하는 것이 좋습니다. 장기적인-비용 최적화에서는 비용 이점이 상당한 PVC를 권장합니다.

두 시나리오 간 주요 매개변수의 우선순위에는 상당한 차이가 있습니다. 배터리 전원 공급 시나리오에서는 경량화(코팅 < 0.8mm) 및 비용보다 열 방출(λ > 0.4 W/(m·K))이 더 중요합니다. 에너지 저장 시스템 시나리오에서는 내식성과 비용보다 절연(내압 > 4500V)이 더 중요합니다. 공정 제어 측면에서 예열 온도는 구리 버스 바를 200도 ± 5도, 알루미늄 버스 바를 170도 ± 5도로 신중하게 제어하여 코팅 접착력이 부족하지 않도록 해야 합니다. 에폭시 수지의 경우 미세 균열을 방지하고 절연 신뢰성을 보장하기 위해 3단계-경화 곡선(80도 → 120도 → 200도)을 권장합니다.배터리 버스바.

전반적으로 전원 배터리 팩에 딥 코팅 공정을 적용하는 것은 절연 신뢰성, 열 방출 절충, 경량화 요구 사항 간의 균형을 맞추는 데 중점을 둡니다. 핵심은 프로세스 단계의 개선, 시나리오의 맞춤화, 소재 혁신에 있습니다. 공정 단계의 개선에는 예열 활성화, 점도 제어 및 기울기 가소화와 같은 측면에서 ±5% 정밀 관리가 필요합니다. 시나리오 맞춤화에는 전원 배터리의 로컬 딥 코팅과 에너지 저장 시스템 전체의 두꺼운 코팅에 대한 차별화된 전략이 필요합니다. 재료 혁신을 위해서는 기존 재료의 성능 한계를 극복하기 위해 나노{3}}필러와 저온{4}}겔 제형의 개발이 필요합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

앞으로는 고전압 플랫폼(800V+)을 갖춘 전고체 배터리가{0}보편화됨에 따라 딥 코팅 공정이 초박형 코팅으로{3}}진화할 것입니다(<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.