กระบวนการผลิตแผ่นเย็นเหลว: จากวัสดุการทดสอบความแม่นยํา

ในขณะที่รถยนต์พลังงานใหม่ ศูนย์ข้อมูล และระบบเก็บพลังงาน พบกับการเติบโตอย่างระเบิด ความสามารถทางความร้อนของแผ่นเย็นของเหลว.โครงสร้างกระแสการไหลผ่านที่ออกแบบได้ดี ปรับปรุงความเหมือนกันของอุณหภูมิของโมดูลแบตเตอรี่ให้ดีขึ้นอย่างมาก ขณะที่กระบวนการผลิตที่ทันสมัยและประสิทธิภาพการใช้จ่ายบทความนี้ให้ภาพรวมที่ครบถ้วนเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตหลัก ๆ เทคนิคหลัก ๆ และจุดควบคุมคุณภาพสําหรับแผ่นเย็นเหลว
1การเลือกวัสดุและการรักษาก่อน
1.1 วัสดุหลัก
โลหะอัลลูมิเนียม: เป็นตัวเลือกหลักสําหรับแผ่นเย็นแบตเตอรี่ EV, ประสานงานกับการนําความร้อน, น้ําหนักเบา, ความแข็งแรง, การประมวลผล, และต้นทุน3003 สับสนธิอลูมิเนียมถูกใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากเทคโนโลยีที่成熟และผลงานที่ครบวงจรที่ดี.
สายสลัดทองแดง: ทองแดงบริสุทธิ์ (ความสามารถในการนําไฟ: 401 W / m · K) เหมาะสําหรับกรณีพลังงานสูง (เช่น พลาตฟอร์มความดันสูง 800 วอล), ต้องการการเคลือบไนเคิลหรือ anodization เพื่อป้องกันการกัดกร่อน.
วัสดุประกอบ: วัสดุประกอบเหล็กสกัดอลูมิเนียมความแข็งแกร่งสูง (โครงสร้าง 3 ชั้น: หลัก + ชั้นผสม + ชั้นเสียสละ) ใช้สําหรับการใช้งานที่ต้องการความแข็งแรงทางกลที่ดีกว่า

1.2 กระบวนการก่อนการรักษา
การลดไขมันบนผิว: การทําความสะอาดด้วยเสียงฉีดฉาย (28 ∼ 80 kHz) กําจัดสารปนเปื้อนจากน้ํามันเพื่อให้แน่ใจว่าการผสมและการปนเปื้อนที่น่าเชื่อถือได้
การ passivation: การ passivation ที่ไม่มีโครเมทหรือโครเมียม (ตัวอย่างเช่นสารละลายเกลือไทเทเนียม) สร้างฟิล์มป้องกันขนาดนาโน โดยสามารถป้องกันการฉีดเกลือได้มากกว่า 1,000 ชั่วโมง

2เทคโนโลยีการสร้างช่องทางการไหล
2.1 การปั้นสแตมป์: หลักการผลิตปริมาณสูง
ลักษณะกระบวนการ: เครื่องพิมพ์เซอร์โวให้ผลิตการตราความเร็วสูง 60 ชั่วโมง/นาที ด้วยความอดทนความลึกของช่องการไหลของ ± 0.05 มม. เหมาะสําหรับแผ่นเย็นขนาดกลาง / ขนาดเล็กที่มีการใช้วัสดุ 70%+.
กรณี: แบตเตอรี่ BYD Seal CTB ใช้เครื่องเย็นโดยตรงบนแผ่นสตัมป์ เพิ่มประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนขึ้น 40% ผ่านช่องการไหลของพื้นที่ใหญ่

2.2 Hydroforming: นักวิชาการช่องการไหลที่ซับซ้อน
ขั้นตอนกระบวนการ: การตัดอัลลูมิเนียม (± 0.1 มม.) → การขยายทางไฮดรอลิก (3050 MPa, 210 วินาทีในการถือ) → การปรับระบายน้ํา → การประกอบการผสมผสานความเปียก
ข้อดี: ความยืดหยุ่นในการออกแบบสูง (โครงสร้าง serpentine, สาขา) กับการสูญเสียความดันที่ต่ํากว่า 20% กว่าแผ่น stamped
กรณี: แบตเตอรี่ CATL Kirin ใช้แผ่นขนาดใหญ่แบบ hydroformed (1,200 × 800 × 50 มม) เพิ่มพื้นที่เย็น 4 ครั้ง
2.3 การเปลือกแบบ extrusion: การแก้ไขแบบมาตรฐานที่มีประหยัด
กระบวนการ: การดึงโปรไฟล์อลูมิเนียมด้วยช่องการไหลผ่านที่ทําจากก่อน (เช่นท่อฮาร์โมนิก้า) ต่อมาตัดและปั่นหัว
ข้อจํากัด: ค่าใช้จ่ายต่ํากว่าการตีพิมพ์ 30% แต่จํากัดกับช่องการไหลตรง เหมาะสําหรับแผ่นเย็นบรรจุพลังงาน
2.4 การพิมพ์ 3D: การนวัตกรรมโครงสร้าง

เทคโนโลยี: การซินเตอร์เลเซอร์โลหะโดยตรง (DMLS) ผลิตแผ่นเย็นแบบโมโนลิธ โดยไม่มีเย็บสวม ทนกับความดัน 6 บาร์ขึ้นไป
กรณี: โป้พิมพ์ 3D ของ CoolestDC ของสิงคโปร์ใช้ปีกโค้งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเย็นถึง 20% ใช้ในระบบการเย็น GPU NVIDIA H100

3. การแปรรูปช่องการไหล: หลักของผลประกอบการทางความร้อน
3.1 วิธีการหลัก
กระบวนการหลอดที่ติดตั้ง: หลอดทองแดงถูกกดเข้าไปในรูลอลูมิเนียมที่บด (สัดส่วนความลึก / กว้าง ≤3:1) และติดตั้งผ่านการผสม
ข้อดี: ไม่มีความเสี่ยงการรั่วไหล (ท่อที่ไม่มีรอยต่อ) อายุรุ่นและมีประหยัด
ข้อเสีย: ความยืดหยุ่นของช่องทางการไหลผ่านที่จํากัด; ความเสี่ยงของการกัดกรองระหว่างทองแดงและอลูมิเนียม
การประยุกต์ใช้: เครื่องเย็นเหลว Server, เครื่องลดความร้อนอินเวอร์เตอร์อุตสาหกรรม
การแปรรูปแบบไฟฟ้า (EDM): การตัดสาย (ความแม่นยํา ± 0.01 มม) สร้างช่องไมโครในหม้อเหล็กเหล็กแข็งเพื่อทําต้นแบบ
การถักเคมี: โฟโตลิโตกราฟี + การถัก NaOH สร้างช่องทางขนาดเล็กสําหรับแผ่น ultra-thin (≤0.5 mm)
3.2 การออกแบบที่สร้างสรรค์
ช่องทางการไหลของไบโอนิค: ช่องทางในรูปร่างปีกฉลามของ Valeo® เพิ่มความวุ่นวายของสารเย็น เพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายทอดความร้อนขึ้น 15%
โครงสร้างสาขา: โมดูลแบตเตอรี่ Tesla 4680 ใช้แผ่นสาขาข้างที่มีสาขาใต้ 15 องศาเพื่อลดความแตกต่างของอุณหภูมิให้น้อยที่สุด

4เทคโนโลยีปั่น: การปัดและความแข็งแรง
4.1 การผสมแอกระยะ: การผลิตจํานวนมากเป็นสิ่งที่ชอบ
หลักการ: เครื่องเติมอัดอัลลูมิเนียม-ซิลิคอนหลอมในเตาอบว่าง, ติดต่อแผ่นช่องการไหลผ่านและปิดโลหะ
ข้อดี: สนับสนุนโครงสร้างไมโครแคนเนล / ฟินที่ซับซ้อน (การเพิ่มประสิทธิภาพ 30% +); โครงสร้างอลูมิเนียมเบาทนความดัน 10 บาร์ +
กรณี: แผ่นแบตเตอรี่ CATL CTP ใช้การผสมแหล่งสูบความว่างที่มีความบิดเบือน <0.1 มิลลิเมตร
4.2 การผสมผสานการสับสน (FSW): การผสมผสานความแข็งแรงสูง
หลักการ: ปิ้นหมุนสร้างความร้อนจากการหด เพื่อทําให้วัสดุเป็นพลาสติก
ข้อดี: ความแข็งแรงของเหล็กเชื่อมถึง 90% + ของโลหะธรรมดา; สะอาดต่อสิ่งแวดล้อม (ไม่มีสายเติม / ก๊าซป้องกัน)
กรณี: แบตเตอรี่ BYD Dolphin ใช้ FSW ในการผูกแผ่นและกล่องผ่านการทดสอบความดัน 20 บาร์
4.3 กระบวนการสตริป + แบรนซิ่งแบบไฮบริด
คุณสมบัติ: ผสมผสานประสิทธิภาพการตีพิมพ์กับการผูกรัดการผสมผสาน; ค่าใช้จ่ายต่ํากว่า FSW 40%
การประยุกต์ใช้: กระปุกบรรจุพลังงาน เครื่องใช้ในบ้าน
4.4 การปั่นเลเซอร์
ข้อดี: โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนอย่างน้อย, ความแข็งแรงในการผสมผสาน 90% +, ไม่มีการปรับปรุง / ขุมขวาง; 5 หน า 10 หน าเร็วกว่าวิธีประเพณี
การใช้งาน: แบตเตอรี่ EV, เครื่องเย็นอุตสาหกรรม, ระบบพลังงานแสงอาทิตย์

5การรักษาผิวและการประกันคุณภาพ
5.1 การรักษาผิว
Anodization: การ anodization ด้วยกรดซัลฟูริก (1218V) สร้างฟิล์มออกไซด์ขนาด 520 μm, ความต้านทานต่อการกัดท่อนและความละเอียดที่เพิ่มขึ้น 10 เท่า (แรงดันการแยก > 500V).
การเคลือบ PTFE: ชั้นโพลีเททราฟลอโรเอธิลีนขนาด 50-100 μm ลดปริมาตรการหดเป็น 01, ลดความต้านทานการไหลของน้ําเย็นให้น้อยที่สุด

5.2 การทดสอบกระบวนการทั้งหมด
การตรวจสอบการรั่ว
สเปคตรเมตรมวลฮีเลียม (1×10−9 mbar·L/s): แผ่นแบตเตอรี่ EV, อัตราการรั่วไหล ≤0.1 ซกม.
การทดสอบแบบไฮโดรสแตติก (1.5 × ความดันทํางาน, 30 นาที) แผ่นเก็บพลังงาน
คุณภาพภายใน:
อัลตรasonic C-SAM (50~200 MHz): ค้นพบอาการผิดปกติในการผสม ( voids >5%) ด้วยความละเอียด 50 μm
CMM (± 0.002 mm): ตรวจสอบขนาดช่องทางและความแม่นยําของการติดต่อเซลล์

สรุป
การผลิตแผ่นเย็นของเหลวรวมวิทยาศาสตร์วัสดุ, การแปรรูปแม่นยํา, และเทคโนโลยีการปั่นที่ก้าวหน้าทุกกระบวนการมีผลกระทบโดยตรงต่อการทํางานและความน่าเชื่อถือในการเย็นเมื่อความต้องการในการจัดการความหนาแน่นสูงเพิ่มขึ้น นวัตกรรมใหม่ๆ เช่น ช่องทางไบออนิกส์ที่พิมพ์ 3 มิติ และโครงสร้าง FSW มโนลิธ จะเพิ่มประสิทธิภาพมากขึ้นในขณะที่ลดต้นทุน