什么是銅排浸塑？

銅排浸塑，是指通過(guò)特定工藝，將液態(tài)膠狀絕緣材料均勻地覆蓋在銅排表面，形成一層絕緣保護(hù)層。

動(dòng)力電池包銅鋁排浸塑工藝的深度技術(shù)解析，涵蓋工序分解、工步控制及行業(yè)應(yīng)用挑戰(zhàn)，接上說(shuō)，浸塑是一種通過(guò)熔融塑料涂覆在銅鋁排表面形成絕緣層的工藝，其優(yōu)勢(shì)或者需要做到以下幾點(diǎn)：

• 絕緣可靠性

  ：涂層厚度均勻（0.5–2mm），絕緣強(qiáng)度達(dá)20–28kV/mm，可承受4380V DC耐壓測(cè)試。

• 環(huán)境適應(yīng)性

  ：耐鹽霧腐蝕（5% NaCl溶液，35℃下192小時(shí)無(wú)腐蝕），阻燃等級(jí)滿(mǎn)足UL94-V0標(biāo)準(zhǔn)。

• 成本效益

  ：相比PI膜包覆，材料成本降低30%，適合批量生產(chǎn)。

但動(dòng)力電池領(lǐng)域應(yīng)用受限——儲(chǔ)能系統(tǒng)滲透率高（絕緣需求>輕量化），而動(dòng)力電池因空間敏感性與散熱矛盾（涂層增厚導(dǎo)致熱阻升?20–31%）較少采用。

• 除油脫脂

  ：采用堿性溶液（pH 10–12）超聲清洗5–8分鐘，確保銅鋁排表面殘留油污≤0.1mg/m2。

• 表面粗化

  ：噴砂處理（120目氧化鋁顆粒），粗糙度Ra需控制在1.6–3.2μm，增強(qiáng)PVC膠層結(jié)合力。

• 預(yù)熱活化

  ：預(yù)熱溫度180–220℃（銅排）/150–180℃（鋁排），時(shí)間依厚度調(diào)整（2mm厚銅排需120s），溫差±5℃。

• 膠液控制

  ：PVC塑溶膠粘度維持在1500–2500cP（25℃），粘度偏差>10%需報(bào)廢處理。

• 浸入?yún)?shù)：

• 浸入速度≤10mm/s（過(guò)快導(dǎo)致氣泡）

• 提升速度≤5mm/s（過(guò)慢引起流掛）

• 浸沒(méi)時(shí)間按厚度需求設(shè)定（1mm厚需15±3s）。

• 動(dòng)態(tài)調(diào)平

  ：浸槽配備磁力攪拌器（轉(zhuǎn)速200rpm），防止填料沉降導(dǎo)致成分不均。

• 溫度曲線(xiàn)

  ：三段式升溫（見(jiàn)圖1）：

  階段1：80℃→120℃（10min）—— 溶劑揮發(fā)階段2：120℃→200℃（15min）—— 熔融鋪展階段3：200℃恒溫（20min）—— 交聯(lián)固化

• 溫差控制

  ：箱體內(nèi)部溫差≤8℃，局部過(guò)熱（>220℃）會(huì)導(dǎo)致PVC分解發(fā)黃。

• 梯度冷卻

  ：先風(fēng)冷（60s降至80℃）再水冷（15℃水槽，30s降至室溫），避免驟冷開(kāi)裂。

• 激光切邊

  ：CO?激光（波長(zhǎng)10.6μm）精準(zhǔn)切除連接端絕緣層，切口粗糙度≤Ra 6.3μm。

• 氣密檢測(cè)：0.5MPa氣壓測(cè)試絕緣層完整性，泄漏率<0.1mL/min。

膠液粘度

2000±500cP

流掛或覆蓋不全

旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)（每2h抽樣）

預(yù)熱溫度

銅200℃/鋁170℃

附著剝離力<4N/cm

紅外熱成像儀實(shí)時(shí)監(jiān)控

塑化恒溫

200±5℃

交聯(lián)度不足→絕緣失效

DSC差示掃描量熱

冷卻速率

≤5℃/s

微裂紋擴(kuò)展

高速攝像機(jī)記錄冷卻形變

?? 典型案例：某儲(chǔ)能項(xiàng)目因塑化溫度不均（箱體邊緣低15℃），導(dǎo)致鹽霧測(cè)試后涂層起泡剝落，通過(guò)增加熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)解決。

• 局部浸塑

  ：僅對(duì)BDU（電池配電盒）內(nèi)高壓銅排連接端浸塑，絕緣層厚度壓縮至0.8mm（全域散熱影響降低40%）。

• 復(fù)合工藝

  ：主體采用PI膜包覆（厚度0.15mm）+ 彎折部位浸塑增強(qiáng)，平衡絕緣與柔性需求。

• 厚涂層設(shè)計(jì)

  ：?jiǎn)芜吅穸?.5–2mm，適應(yīng)粉塵/潮濕環(huán)境。

• 成本導(dǎo)向

  ：浸塑銅排比激光焊接PI膜方案成本低35%（儲(chǔ)能系統(tǒng)空間限制寬松）。

動(dòng)力電池包銅排浸塑的材料選擇需綜合考慮絕緣性、耐溫性、散熱性、工藝成本及環(huán)境適應(yīng)性，以下是主流材料：

• 性能特點(diǎn)
• 絕緣性

  ：耐壓達(dá)3500V AC/DC，絕緣強(qiáng)度20–28 kV/mm，滿(mǎn)足UL94-V0阻燃標(biāo)準(zhǔn)。

• 環(huán)境適應(yīng)性

  ：耐鹽霧（5% NaCl溶液，192小時(shí)無(wú)腐蝕），工作溫度-40℃~125℃。

• 成本

  ：材料成本最低，工藝成熟，適合批量生產(chǎn)。

• 局限性

• 導(dǎo)熱系數(shù)僅0.2 W/(m·K)，增厚涂層（1.0–2.0mm）會(huì)顯著增加熱阻（20–31%），影響電池散熱。

• 低溫韌性差，易脆化開(kāi)裂。

• 性能特點(diǎn)
• 薄層高絕緣

  ：涂層厚度0.3–0.8mm，耐壓高達(dá)4500V DC（60秒漏電流<1mA），絕緣電阻>800MΩ。

• 附著力強(qiáng)

  ：劃格法測(cè)試附著力達(dá)0級(jí)（無(wú)剝離）。

• 輕量化優(yōu)勢(shì)

  ：比PVC涂層減重40%，適配動(dòng)力電池空間敏感場(chǎng)景。

• 局限性

• 成本比PVC高30%，且需精密控制固化溫度（±5℃），否則易產(chǎn)生微裂紋。

• 性能
• 耐高溫性

  ：連續(xù)使用溫度150℃+，短時(shí)耐熱180℃，優(yōu)于PVC/環(huán)氧樹(shù)脂。

• 耐化學(xué)性

  ：抗電解液、冷卻液侵蝕，延長(zhǎng)銅排壽命。

• 機(jī)械強(qiáng)度

  ：拉伸強(qiáng)度＞70MPa，抗振動(dòng)疲勞，適合車(chē)載頻繁震動(dòng)環(huán)境。

• 局限性

• 原料成本高（是PVC的2倍），加工溫度需300℃±10℃，易導(dǎo)致銅排氧化。

高能量密度

環(huán)氧樹(shù)脂

涂層厚度≤0.8mm，僅覆蓋BDU連接端，主體用PI膜包覆（0.15mm）

高振動(dòng)環(huán)境

PPA（尼龍基）

彎折部位局部浸塑，提升抗疲勞性

成本敏感型設(shè)計(jì)

改性PVC

添加5%納米Al?O?提升導(dǎo)熱性（0.45 W/(m·K)），涂層厚度壓縮至1.0mm

高耐候性

PVC

全域厚涂層（1.5–2.0mm），適應(yīng)粉塵/潮濕環(huán)境

長(zhǎng)期成本優(yōu)化

PVC

比激光焊接PI膜方案成本低35%

1. 關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)先級(jí)排序

• 動(dòng)力電池

  ：散熱性（λ＞0.4 W/(m·K)）＞輕量化（涂層＜0.8mm）＞成本。

• 儲(chǔ)能系統(tǒng)

  ：絕緣性（耐壓＞4500V）＞耐腐蝕性＞成本。

2. 工藝控制要點(diǎn)

• 預(yù)熱溫度

  ：銅排200℃±5℃，鋁排170℃±5℃，防止附著力不足。

• 塑化曲線(xiàn)

  ：環(huán)氧樹(shù)脂需三段式固化（80℃→120℃→200℃），避免微裂紋。

3. 供應(yīng)商選擇

• 優(yōu)先選擇具備 “浸塑+軟連接”雙工藝能力 的廠(chǎng)商（如人禾電子、樂(lè)清華是電氣），確保異形銅排加工一致性。

浸塑工藝在動(dòng)力電池包的應(yīng)用需在絕緣可靠性散熱妥協(xié)度輕量化需求間取得平衡。通過(guò)：

• 工步精細(xì)化

  ：預(yù)熱活化、粘度控制、梯度塑化等環(huán)節(jié)的±5%精度管理；

• 場(chǎng)景定制化

  ：動(dòng)力電池局部浸塑+儲(chǔ)能全域厚涂層的差異化策略；

• 材料創(chuàng)新

  ：納米填料與低溫膠液突破傳統(tǒng)局限。

未來(lái)隨著固態(tài)電池高壓平臺(tái)（800V+）普及，浸塑工藝將向超薄涂層（<0.5mm）和功能復(fù)合化（絕緣/導(dǎo)熱/電磁屏蔽一體化）演進(jìn)。

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