Descripción general de la tecnología de la industria de barras colectoras flexibles de láminas de cobre multicapa

 

Una barra colectora se refiere a un conductor que sirve como columna vertebral para la transmisión de energía y la recolección de corriente en sistemas de energía o distribución. Normalmente está hecho de cobre o aluminio.

 

Barra colectora flexible/conexión flexible se refiere a un componente conductor flexible construido con tiras metálicas delgadas, láminas metálicas laminadas o estructuras de cables trenzados. Se utiliza para proporcionar conexiones eléctricas confiables bajo ciertas condiciones de espacio, expansión térmica y vibración.

 

La barra colectora flexible de lámina de cobre multi-/la conexión flexible de lámina de cobre laminada es un tipo de barra colectora flexible. Se construye apilando varias capas de láminas de cobre extremadamente delgadas (o tiras de cobre), conectadas en una sola estructura mediante prensado, soldadura, unión por difusión (o difusión molecular), etc., para garantizar una buena conductividad eléctrica y un cierto grado de flexibilidad.

 

Su objetivo principal es proporcionar conexiones confiables, de baja-impedancia y flexibles en aplicaciones donde se requiere una transmisión de alta corriente pero la deformación del diseño o la estructura, la expansión térmica, la vibración y los errores de alineación son una preocupación.

 

 

 

 

Forma estructural

Las estructuras de conexiones de cobre flexibles soldadas a presión-comunes incluyen:

 

Estructura de pila plana-multi-capa (varias capas finas de lámina de cobre se apilan en paralelo)

Estructura de forma de onda/serpentina/espiral (se introducen ondas, curvas o espirales entre las capas para proporcionar una amortiguación flexible)

Las estructuras parcialmente escalonadas o que se cruzan se utilizan para distribuir uniformemente la corriente, reducir la resistencia o reducir la tensión mecánica.

La literatura de patentes describe "conexiones flexibles de láminas de cobre multi-capas" en las que la lámina de cobre se apila en una tira en espiral ondulada, serpenteante o desplegada. Las capas intermedias pueden estar escalonadas o desplazadas para proporcionar expansión y contracción flexibles en una dirección o longitud específica.

 

Procesos comunes de fabricación/conexión

Durante el proceso de fabricación, se deben integrar múltiples capas de lámina de cobre en una sola unidad, y se deben garantizar conexiones eléctricas confiables entre cada capa y entre cada capa y su extremo:

 

Prensado/prensado en frío/prensado en caliente	Las láminas de cobre multi-se presionan entre sí bajo alta presión para aumentar el área de contacto entre las capas y reducir la resistencia.
Enlace de difusión molecular / Enlace de difusión	Bajo cierta temperatura y presión, los átomos metálicos se difunden entre las capas, logrando una unión de metal-con-metal sin necesidad de soldadura excesiva. Esto da como resultado una baja resistencia de contacto y una conexión eléctrica confiable.
Conexión de soldadura basada en soldadura fuerte/plata-	La soldadura a base de plata-se utiliza para soldar láminas de cobre entre capas, especialmente en los extremos de la conexión a segmentos y bloques de terminales de conectores laminados de lámina de cobre flexible.
Tratamiento de superficie/revestimiento (como estaño, níquel y plata)	Mejore la resistencia a la oxidación y la corrosión y al mismo tiempo reduzca la resistencia al contacto.
Punzonado / Punzonado / Corte	Los orificios para pernos, aberturas o tiras están reservados en los extremos de la barra colectora flexible de lámina de cobre o en los extremos de conexión para facilitar la instalación, fijación y conexión.

 

Debido a que la lámina de cobre es inherentemente delgada y flexible, el proceso de fabricación también requiere control sobre la precisión geométrica, la uniformidad de la laminación, el riesgo de saltos entre capas y deformaciones.

 

 

 

 

 

Las barras colectoras para baterías de energía de almacenamiento flexible de lámina de cobre ofrecen las siguientes ventajas clave y características de rendimiento clave:

 

Alta conductividad/baja resistencia	El apilamiento de múltiples-capas y la buena conductividad entre-capas dan como resultado una baja resistencia general. Grandes áreas de contacto y caminos de corriente cortos ayudan a reducir la caída de voltaje.
Excelente flexibilidad/elasticidad flexible	El diseño apilado + corrugado/serpentino mantiene conexiones confiables bajo flexión, estiramiento y expansión térmica limitadas, aliviando la concentración de tensión.
Excelente gestión térmica/disipación del calor.	La proporción relativamente grande-a-transversal-de la fina lámina de cobre facilita la disipación del calor. La estructura flexible también mejora la ruta de disipación de calor.
Fiabilidad de vibración y ciclos térmicos	La operación del equipo a menudo experimenta ciclos térmicos, vibraciones mecánicas y cambios en la expansión y contracción, lo que resulta en una tensión significativa. El diseño flexible de la estructura de lámina de cobre multi-mitiga la deformación y retrasa la fatiga.
Estructura compacta y ligera	En comparación con las soluciones que utilizan barras colectoras de cobre gruesas + interconexiones o conectores, las barras colectoras de soldadura multicapa de lámina de cobre son más delgadas y livianas, lo que las hace adecuadas para sistemas con alta densidad de energía y espacio limitado.
Adaptable a escenarios de alta corriente/alta potencia	En escenarios como nueva energía, conversión de frecuencia, barras colectoras de potencia y almacenamiento de energía, donde se requiere alta corriente y existen limitaciones de diseño espacial, las barras colectoras flexibles de cobre para baterías de litio ofrecen una solución ideal.

 

Por supuesto, las desventajas o desafíos a superar incluyen un contacto deficiente entre capas, procesamiento difícil, costos elevados, dificultad en el diseño de la vida útil ante la fatiga y manejo del estrés térmico.