شینه جوشکاری چندلایه فویل مسی-چیست؟ تحلیلی از ساختار، مزایا و کاربردها

همانطور که وسایل نقلیه جدید انرژی، سیستم‌های ذخیره انرژی، و{0}}الکترونیکی با قدرت بالا به سمت جریان‌های بالاتر، کوچک‌سازی و قابلیت اطمینان بیشتر تکامل می‌یابند، قابلیت انطباق فضایی و قابلیت‌های بالشتک مکانیکی شین‌های مسی سفت و سخت سنتی در کاربردهای خاص به طور فزاینده‌ای محدود می‌شود. شینه جوشکاری چندلایه فویل مسی از ساختار چند لایه مسی نازک استفاده می کند که از طریق جوشکاری یا سایر فرآیندهای اتصال قابل اعتماد به هم متصل شده اند تا یک جزء رسانا یکپارچه را تشکیل دهند. در حالی که انتقال جریان را تسهیل می کند، درجه ای از انعطاف پذیری، میرایی ارتعاش و جبران انبساط حرارتی را نیز فراهم می کند.

 

داده‌های فنی در دسترس عموم نشان می‌دهد که ساختارهای فویل مسی چند لایه از قبل برای اتصال زبانه‌های سلول باتری به شینه‌های بسته باتری خودروهای انرژی جدید استفاده شده‌اند که به عنوان یک جزء حیاتی برای اتصالات الکتریکی داخلی قابل اعتماد عمل می‌کنند. این به ویژه در مورد سلول‌های کیسه‌ای صادق است، جایی که چندین زبانه سلولی باید اتصالات الکتریکی پایداری را با گذرگاه برقرار کنند، و جوش-ورقه‌های نازک چندلایه نیازهای زیادی را برای کنترل فرآیند ایجاد می‌کند.

 

 

یک شینه منعطف مسی را می‌توان به‌عنوان یک شینه رسانای انعطاف‌پذیر یا نیمه انعطاف‌پذیر تعریف کرد که از چندین لایه ورق مس تشکیل شده است که از طریق جوشکاری، پیوند انتشار یا سایر فرآیندهای اتصال حالت جامد مناسب به هم متصل شده‌اند. برخلاف شینه‌های مسی ضخیم سنتی-که به سادگی از یک صفحه مسی ضخیم به عنوان رسانا استفاده می‌کنند-این نوع شینه با چیدن چندین لایه از فویل مسی نازک‌تر به ضخامت مشخص و سپس جوشکاری یا اتصال آنها در مناطق تعیین‌شده ساخته می‌شود.

 

این طراحی ساختاری امکان سفارشی‌سازی تعداد لایه‌های فویل، ضخامت لایه جداگانه، سطح مقطع کل-، طول ناحیه جوش، پیکربندی پایانه، و روش نصب را فراهم می‌کند. در نتیجه، شینه چندلایه هدایت الکتریکی عالی مس را با انعطاف‌پذیری و سازگاری فضایی برتر ارائه شده توسط ساختار لایه نازک- ترکیب می‌کند.

 

 

یک گذرگاه فویل مسی چند لایه معمولی از اجزای زیر تشکیل شده است: لایه‌های فویل مسی، نواحی جوشکاری، پایانه‌های اتصال، و ساختارهای عایق یا تصفیه سطح لازم. لایه های فویل مسی به عنوان عنصر رسانای اولیه عمل می کنند.

 

در وسایل نقلیه انرژی جدید و کاربردهای ذخیره انرژی، ضخامت و تعداد لایه‌های فویل مسی معمولاً بر اساس جریان نامی، افزایش دمای مجاز و فضای نصب موجود تعیین می‌شود. نواحی جوشکاری برای محکم کردن لایه های متعدد فویل مسی و ایجاد یک اتصال الکتریکی با مقاومت کم- کار می کنند. پایانه های اتصال را می توان به عنوان پایانه های مسطح، پایانه هایی با سوراخ های نصب، اتصال دهنده های شینه یا سایر پیکربندی های متناسب با نیازهای نصب سیستم طراحی کرد. برای برخی از محصولات، پایانه‌ها ممکن است تحت درمان‌های سطحی-مانند آبکاری قلع، نیکل، یا نقره{5}}برای رفع نیازهای محیطی و اتصال خاص قرار گیرند.

 

 

شینه‌های سفت و سخت سنتی معمولاً از صفحات یا میله‌های مسی ضخیم استفاده می‌کنند. در حالی که این ساختار دارای استحکام مکانیکی عالی و ظرفیت حمل جریان-می باشد، کانکتورها در بسته های باتری، ماژول های قدرت، و سیستم های الکتریکی فشرده نیز باید تحمل مونتاژ، لرزش و انبساط حرارتی را داشته باشند.

 

یک رابط فویل چند لایه مسی، مناطق انعطاف پذیری را بین لایه های نازک مس ایجاد می کند و به شینه اجازه می دهد تا جابجایی مکانیکی را تا حد مشخصی جذب کند.

 

اطلاعات در دسترس عموم، شین‌های انعطاف‌پذیر فویل مسی را با رسانایی بالا، اتصال انعطاف‌پذیر، میرایی ارتعاش و قابلیت‌های جبران حرارتی مشخص می‌کند و به مناسب بودن آن‌ها برای کاربردهایی مانند بسته‌های باتری خودروهای انرژی جدید و سیستم‌های ذخیره انرژی اشاره می‌کند.

 

 

شینه های مسی سفت و سخت سنتی معمولاً از صفحات یا میله های مسی ضخیم ساخته می شوند. ویژگی های اولیه آنها شامل استحکام ساختاری بالا و فرآیندهای تولید بالغ است که آنها را برای انتقال جریان با موقعیت ثابت مناسب می کند.

در مقابل، باسبارهای فویل مسی چندلایه جوش داده شده از ساختاری متشکل از چندین لایه ورق مسی نازک استفاده می کنند. ویژگی های کلیدی آنها شامل انعطاف پذیری، سازگاری فضایی، میرایی ارتعاش و جبران انبساط حرارتی است. در نتیجه، رابطه بین این دو محصول صرفاً یک جایگزینی مستقیم نیست.

اگر یک سیستم الکتریکی به یک اتصال جریان ثابت و صلب نیاز دارد، یک شینه مسی سنتی ممکن است انتخاب ساده‌تری باشد. با این حال، اگر نقطه اتصال در معرض ارتعاش، جابجایی، تحمل مونتاژ، یا چرخه حرارتی باشد، یک گذرگاه فویل مسی چند لایه یک راه حل ساختاری متمایز ارائه می دهد.

 

 

بسته های باتری خودروهای انرژی جدید به اتصال سلول های باتری متعدد نیاز دارند. این سلول ها در هنگام شارژ و دشارژ نوسانات دما را تجربه می کنند، در حالی که خود خودرو در حین کار در معرض لرزش مداوم و شوک مکانیکی قرار می گیرد. در نتیجه، کانکتورهای رسانای داخلی نه تنها باید انتقال جریان را تسهیل کنند، بلکه باید دارای درجه ای از سازگاری مکانیکی نیز باشند.

 

این به ویژه برای سلول‌های کیسه‌ای، جایی که زبانه‌های سلول‌های انباشته شده باید به یک باسبار متصل شوند، مرتبط است. تحقیقات نشان می‌دهد که اتصال بین زبانه‌های باتری و شینه‌ها شامل چندین لایه از فویل فلزی نازک است. با توجه به رسانایی الکتریکی و حرارتی بالای موادی مانند مس و آلومینیوم، روش‌های جوشکاری ذوبی سنتی همیشه انتخاب بهینه نیستند. شینه‌های فویل مسی چندلایه جوش داده شده از طریق طراحی استراتژیک لایه‌های فویل، مناطق جوشکاری و بخش‌های انعطاف‌پذیر به تعادل بین اتصال الکتریکی و جبران مکانیکی دست می‌یابند.

 

 

هدایت الکتریکی عالی
مس رسانایی الکتریکی بالایی دارد. بنابراین، یک ساختار فویل مسی چند لایه، سطح مقطع مؤثر بزرگی برای جریان جریان ایجاد می‌کند. برای کاربردهای-جریان بالا، ظرفیت حمل{3} فعلی را می توان با افزایش تعداد لایه های فویل مسی یا بهینه سازی ابعاد آنها تنظیم کرد.

 

انعطاف پذیری برتر
در مقایسه با میله‌های مسی جامد و ضخیم، فویل‌های مسی چند لایه نازک- قابلیت خمش بهتری دارند. این برای بسته‌های باتری و الکترونیک قدرت که فضا محدود است و مسیریابی پیچیده است، بسیار مهم است.

 

جذب موثر تنش مکانیکی
ارتعاشات در حین کارکرد خودرو، چرخه حرارتی و تحمل مونتاژ می تواند باعث ایجاد استرس مکانیکی در نقاط اتصال شود. ساختار فویل مسی چندلایه درجه ای از بالش انعطاف پذیر را فراهم می کند.

 

سازگاری با انبساط حرارتی
مواد مختلف در طول نوسانات دما با سرعت های متفاوتی منبسط می شوند. ساختار فویل مسی انعطاف پذیر می تواند جابجایی های جزئی را در نقطه اتصال جای دهد.

 

طراحی قابل تنظیم
پارامترهایی مانند تعداد لایه های فویل مسی، ضخامت، طول، عرض، مناطق جوشکاری، و تنظیمات ترمینال را می توان برای نیازهای محصول خاص تنظیم کرد.

 

در نتیجه، باسبارهای چندلایه فویل مسی جوش داده شده برای پروژه‌های OEM و سفارشی بسیار مناسب هستند.

 

 

بسته به عواملی مانند ساختار محصول، ضخامت ورق مسی و اجزایی که به هم متصل می شوند، می توان از تکنیک های مختلف جوشکاری استفاده کرد. جوشکاری فلزات اولتراسونیک فرآیند مهمی برای اتصال فویل های مسی چند لایه است. این روش از ارتعاشات مکانیکی و فشار با فرکانس بالا برای ایجاد تغییر شکل پلاستیک در سطح مشترک فلز و ایجاد اختلال در لایه‌های اکسید سطحی استفاده می‌کند، در نتیجه تماس نزدیک و یک پیوند حالت جامد بین سطوح فلزی برقرار می‌کند. از آنجایی که فرآیند پیوند عمدتاً در زیر نقطه ذوب ماده اتفاق می افتد، معمولاً در مقایسه با جوشکاری ذوب سنتی، گرمای ورودی کمتری را شامل می شود.

 

تحقیقات مربوطه نشان می‌دهد که جوشکاری اولتراسونیک برای اتصال فویل‌های مسی چند لایه به شینه‌ها، با تمرکز ویژه بر بررسی اثرات زمان، فشار، دامنه و انرژی جوشکاری بر کیفیت جوش استفاده شده است.

 

علاوه بر این، بسته به طرح، شینه های فویل مسی چند لایه نیز ممکن است با استفاده از فرآیندهایی مانند جوشکاری انتشار، جوشکاری تحت فشار یا لحیم کاری ساخته شوند. فرآیند انتخابی خاص باید بر اساس ضخامت ورق مسی، تعداد لایه‌ها، ناحیه جوشکاری و محیط استفاده نهایی{1}}در نظر گرفته شود.

 

 

 

 

بسته باتری خودروهای انرژی جدید
این در حال حاضر یک منطقه کاربردی حیاتی است. کاربردهای کلیدی عبارتند از: اتصالات زبانه سلولی، اتصالات متقابل ماژول باتری،-اتصالات جریان بالا در بسته باتری، و اتصالات انعطاف پذیر بین بسته باتری و سایر اجزای{2} ولتاژ بالا.

 

سیستم های باتری ذخیره انرژی
سیستم های ذخیره انرژی نیز به اتصالات سری و موازی گسترده بین سلول ها نیاز دارند. از گذرگاه‌های فویل مسی چند لایه می‌توان برای اتصالات رسانا بین سلول‌ها، بین ماژول‌ها و بین ماژول‌ها و مجموعه‌های شینه استفاده کرد.

 

تجهیزات الکترونیک قدرت
ساختارهای اتصال فویل مسی انعطاف‌پذیر برای استفاده در اینورترها، مبدل‌ها، ماژول‌های قدرت و تجهیزات کنترلی{0}بالا نیز مناسب هستند.

 

تجهیزات برق صنعتی
شینه‌های انعطاف‌پذیر مسی برای باتری‌های لیتیومی برای اتصالات با جریان{0} بالا در معرض لرزش مکانیکی یا چرخه حرارتی نیز ارزشمند هستند.

 

 

 

در مرحله طراحی، عوامل کلیدی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از: جریان نامی، ولتاژ عملیاتی، افزایش دمای مجاز، ضخامت ورق مسی و تعداد لایه، طول جوش، ابعاد پایانه، شعاع خمش، ارتعاش مکانیکی، چرخه حرارتی، و فضای نصب. ساختار محصول نباید صرفا بر اساس نیاز به جریان بالا تعیین شود.

 

برای خودروهای انرژی جدید و پروژه‌های ذخیره انرژی، ملاحظات اضافی شامل تغییرات مقاومت پس از دوچرخه‌سواری طولانی مدت، قابلیت اطمینان جوش و خستگی مکانیکی در ناحیه اتصال است.

 

رافویل مسی -شینه جوش چند لایهچیزی بیش از یک اتصال مسی انعطاف پذیر است. این یک ساختار اتصال الکتریکی است که هدایت الکتریکی، جبران انعطاف پذیر، بالشتک مکانیکی و سازگاری فضایی را یکپارچه می کند.

 

همانطور که باتری‌های خودروهای جدید انرژی، سیستم‌های ذخیره انرژی، و{0}}الکترونیکی با توان بالا به تکامل خود ادامه می‌دهند، ارزش اتصالات نرم شینه مسی عایق‌شده انعطاف‌پذیر در برنامه‌هایی که شامل جریان‌های بالا، فضای محدود و محیط‌های{1}}بالا{1}}ارتعاش هستند، توجه روزافزونی را به خود جلب می‌کند.