Обзор отраслевых технологий изготовления гибких шин из многослойной медной фольги

 

Под шиной понимается проводник, который служит основой для передачи энергии и сбора тока в системах электропитания или распределения. Обычно он изготавливается из меди или алюминия.

 

Гибкая шина/гибкое соединение относится к компоненту гибкого проводника, состоящему из тонких металлических полос, ламинированной металлической фольги или многожильных проводных конструкций. Он используется для обеспечения надежных электрических соединений в определенных условиях пространства, теплового расширения и вибрации.

 

Многослойная-гибкая шина из медной фольги/гибкое соединение из ламинированной медной фольги – это разновидность гибкой шины. Он изготавливается путем укладки нескольких слоев чрезвычайно тонкой медной фольги (или медных полосок) вместе, соединенных в единую структуру посредством прессования, сварки, диффузионной сварки (или молекулярной диффузии) и т. д., чтобы обеспечить как хорошую электропроводность, так и определенную степень гибкости.

 

Его основная цель — обеспечить надежные, низко-импедансные и гибкие соединения в приложениях, где требуется передача большого тока, но возникают проблемы с деформацией компоновки или конструкции, тепловым расширением, вибрацией и ошибками выравнивания.

 

 

 

 

Структурная форма

К распространенным конструкциям с гибкими медными соединениями, сваренными прессованием-, относятся:

 

Многослойная-плоская-структура стопки (несколько тонких слоев медной фольги уложены параллельно)

Волнообразная/змеевидная/спиральная структура (волны, изгибы или спирали вводятся между слоями для обеспечения гибкой амортизации)

Частично расположенные в шахматном порядке или пересекающиеся структуры используются для равномерного распределения тока, уменьшения сопротивления или уменьшения механического напряжения.

В патентной литературе описаны «много-гибкие соединения из медной фольги», в которых медная фольга уложена волнистой, змеевидной или развернутой спиральной полосой. Промежуточные слои могут быть расположены в шахматном порядке или смещены, чтобы обеспечить гибкое расширение и сжатие в определенном направлении или длине.

 

Общие процессы производства/подключения

В процессе изготовления несколько слоев медной фольги должны быть объединены в единый блок и обеспечены надежные электрические соединения между каждым слоем, а также между каждым слоем и его торцом:

 

Прессование/холодное прессование/горячее прессование	Многослойная-медная фольга спрессовывается под высоким давлением, чтобы увеличить площадь контакта между слоями и снизить сопротивление.
Молекулярно-диффузионная сварка / Диффузионная сварка	При определенной температуре и давлении атомы металла диффундируют между слоями, обеспечивая соединение металлов-к-металлам без необходимости использования чрезмерного количества припоя. Это приводит к низкому контактному сопротивлению и надежному электрическому соединению.
Пайка/соединение серебряным-припоем	Припой на основе серебра-используется для пайки медной фольги между слоями, особенно на концах соединения с сегментами и клеммными колодками гибких ламинированных медной фольгой соединителей.
Обработка поверхности/покрытие (например, оловом, никелем и серебром)	Улучшите стойкость к окислению и коррозии, а также уменьшите контактное сопротивление.
Штамповка / Штамповка / Резка	Отверстия для болтов, отверстия или полоски оставлены на концах гибкой шины из медной фольги или на соединительных концах для облегчения установки, крепления и подключения.

 

Поскольку медная фольга по своей природе тонкая и гибкая, в процессе производства также требуется контроль геометрической точности, однородности ламинации, риска пропуска промежутков и коробления.

 

 

 

 

 

Гибкие шины для хранения энергии из медной фольги обладают следующими ключевыми преимуществами и ключевыми эксплуатационными характеристиками:

 

Высокая проводимость/низкое сопротивление	Много-укладка слоев и хорошая меж-проводимость слоев приводят к низкому общему сопротивлению. Большие площади контактов и короткие пути тока помогают снизить падение напряжения.
Отличная гибкость/гибкая эластичность	Многослойная + гофрированная/змеевидная конструкция обеспечивает надежные соединения при ограниченном изгибе, растяжении и тепловом расширении, уменьшая концентрацию напряжений.
Превосходное управление температурой / рассеивание тепла	Относительно большое соотношение поверхности-к-поперечному-сечению тонкой медной фольги способствует рассеиванию тепла. Гибкая структура также улучшает путь рассеивания тепла.
Надежность при вибрации и термоциклировании	При работе оборудования часто возникают температурные циклы, механическая вибрация, а также изменения расширения и сжатия, что приводит к значительным нагрузкам. Гибкая конструкция многослойной медной фольги смягчает деформацию и замедляет усталость.
Компактная конструкция и легкий вес	По сравнению с решениями, использующими толстые медные шины + межсоединения или соединители, много-сварные шины из медной фольги тоньше и легче, что делает их подходящими для систем с высокой плотностью энергии и ограниченным пространством.
Адаптация к сценариям высокого тока/высокой мощности	В таких сценариях, как новая энергетика, преобразование частоты, силовые шины и хранение энергии, где требуется высокий ток и существуют ограничения по пространственной компоновке, медные гибкие шины для литиевых батарей предлагают идеальное решение.

 

Конечно, недостатки или проблемы, которые необходимо преодолеть, включают плохой межслойный контакт, сложную обработку, высокие затраты, трудности с расчетом усталостной долговечности и управлением термическими напряжениями.