Karena kendaraan energi baru, pusat data, dan sistem penyimpanan energi mengalami pertumbuhan eksplosif, kinerja termal piring pendingin cair secara langsung menentukan stabilitas dan umur layanan peralatan.Struktur saluran aliran yang dirancang dengan baik secara signifikan meningkatkan keseragaman suhu modul baterai, sementara proses manufaktur canggih memastikan desain jalur aliran yang optimal, resistensi tekanan,dan efisiensi biayaArtikel ini memberikan gambaran komprehensif tentang teknologi manufaktur arus utama, teknik kunci, dan titik kontrol kualitas untuk pelat pendingin cair.
1. Pemilihan Bahan & Pra-Perawatan
1.1 Materi utama
Paduan Aluminium: Pilihan dominan untuk plat pendingin baterai EV, menyeimbangkan konduktivitas termal, bobot ringan, kekuatan, proses, dan biaya.3003 paduan aluminium banyak digunakan karena teknologi matang dan kinerja komprehensif yang sangat baik.
Paduan Tembaga: Tembaga murni (konduktivitas termal: 401 W/m·K) sangat ideal untuk skenario daya tinggi (misalnya, platform tegangan tinggi 800V), yang membutuhkan perpaduan nikel atau anodisasi untuk mencegah korosi.
Bahan Komposit: Komposit paduan aluminium kekuatan tinggi (struktur 3 lapisan: inti + lapisan pemadaman + lapisan pengorbanan) digunakan untuk aplikasi yang menuntut kekuatan mekanik yang superior.
1.2 Proses pra-pengolahan
Degreasing permukaan: Ultrasonik pembersihan (28 ¢ 80 kHz) menghilangkan minyak kontaminan untuk memastikan pengelasan yang andal dan pasivasi.
Passifikasi: Passifikasi bebas kromat atau kromium (misalnya, larutan garam titanium) membentuk film pelindung skala nano, mencapai 1.000+ jam resistensi semprotan garam.
2. Teknologi Pembentukan Saluran Aliran
2.1 Pengeboran Stamping: Inti Produksi Volume Tinggi
Fitur Proses: Servo press memberikan stamping kecepatan tinggi 60 stroke / min dengan toleransi kedalaman saluran aliran ± 0,05 mm. Ideal untuk plat pendingin menengah / kecil dengan pemanfaatan bahan 70% +.
Kasus: Baterai CTB BYD Seal mengadopsi pendinginan langsung pelat pencetakan, meningkatkan efisiensi pertukaran panas sebesar 40% melalui saluran aliran luas.
2.2 Hydroforming: Ahli Saluran Aliran Kompleks
Langkah-langkah proses: Pemotongan kosong aluminium (± 0,1 mm) → ekspansi hidrolik (3050 MPa, 210 detik tahan) → pemangkasan jet air → perakitan pemadatan vakum.
Keuntungan: Fleksibilitas desain yang tinggi (serpentine, struktur bercabang) dengan kehilangan tekanan 20% lebih rendah daripada pelat cap.
Kasus: Baterai CATL Kirin menggunakan pelat besar yang dibentuk dengan air (1,200×800×50 mm), meningkatkan area pendingin sebanyak 4 kali.
2.3 Pembentukan Ekstrusi: Solusi Standar yang hemat biaya
Proses: Ekstrusi profil aluminium dengan saluran aliran yang sudah dibentuk (misalnya, tabung harmonica), diikuti dengan pemotongan dan pengelasan header.
Keterbatasan: 30% lebih murah daripada pencetakan tetapi terbatas pada saluran aliran lurus, cocok untuk pelat pendingin wadah penyimpanan energi.
2.4 Pencetakan 3D: Terobosan Inovasi Struktural
Teknologi: Direct Metal Laser Sintering (DMLS) menghasilkan lempeng pendingin monolitik tanpa jahitan las, tahan tekanan 6+ bar.
Kasus: Plat cetak 3D CoolestDC Singapura menggunakan sirip miring untuk meningkatkan efisiensi pendinginan sebesar 20%, yang digunakan dalam sistem pendinginan GPU NVIDIA H100.
3. Flow Channel Machining: Inti dari Kinerja Termal
3.1 Metode yang umum
Proses tabung tertanam: Tabung tembaga ditekan ke dalam alur aluminium yang digiling (rasio kedalaman/diameter ≤3:1) dan diperbaiki melalui pemadaman.
Pro: Risiko kebocoran nol (tabung tanpa jahitan), matang dan hemat biaya.
Kelemahan: Fleksibilitas saluran aliran terbatas; risiko korosi galvanik antara tembaga dan aluminium.
Aplikasi: Server pendingin cair, inverter industri heat sinks.
Electrical Discharge Machining (EDM): Pemotongan kawat (tekanan ± 0,01 mm) menciptakan saluran mikro dalam cetakan paduan keras untuk pembuatan prototipe.
Etching Kimia: Photolithography + etching NaOH menghasilkan saluran skala mikro untuk pelat ultra-tipis (≤0,5 mm).
3.2 Desain Inovatif
Saluran Aliran Bionik: Saluran berbentuk sirip hiu Valeo meningkatkan turbulensi pendingin, meningkatkan koefisien transfer panas sebesar 15%.
Struktur Cabang: Modul baterai Tesla 4680 menggunakan pelat bercabang sisi dengan cabang 15 ° untuk meminimalkan perbedaan suhu.
4Teknologi Pengelasan: Tantangan Penutup & Kekuatan
4.1 Pengelasan vakum: Produksi massal lebih disukai
Prinsip: Filler pemadaman aluminium-silikon meleleh di tungku vakum, ikatan pelat saluran aliran dan penutup secara metalurgi.
Keuntungan: Mendukung struktur mikro-saluran / sirip yang kompleks (30% + peningkatan efisiensi); Konstruksi aluminium ringan menahan tekanan 10+ bar.
Kasus: Plat baterai CATL CTP menggunakan pemadaman vakum dengan deformasi <0,1 mm.
4.2 Pengelasan Gerak gesekan (FSW): Pengikatan kekuatan tinggi
Prinsipnya: Sebuah pin berputar menghasilkan panas gesekan untuk memplastikkan bahan, menciptakan las solid-state.
Keuntungan: Kekuatan las mencapai 90%+ logam dasar; ramah lingkungan (tidak ada kawat pengisi / gas pelindung).
Kasus: Baterai BYD Dolphin menggunakan FSW untuk mengikat piring dan kandang, lulus tes tekanan 20 bar.
4.3 Proses Hybrid Stamping + Brazing
Fitur: Mengkombinasikan efisiensi stamping dengan penyegelan brazing; biaya 40% lebih rendah daripada FSW.
Aplikasi: Pelat wadah penyimpanan energi, pemanas panas peralatan rumah tangga.
4.4 Lasing laser
Keuntungan: Zona yang dipengaruhi oleh panas minimal, kekuatan las 90% +, tidak ada deformasi / porositas; 5×10× lebih cepat daripada metode tradisional.
Aplikasi: Baterai EV, pendingin industri, sistem tenaga surya.
5. Perawatan Permukaan & Jaminan Kualitas
5.1 Pengolahan permukaan
Anodisasi: Anodisasi asam sulfat (12 ′′ 18V) menciptakan film oksida 5 ′′ 20 μm, 10 × peningkatan ketahanan korosi dan isolasi yang ditingkatkan (tekanan pemecahan > 500V).
PTFE Coating: 50 ‰ 100 μm lapisan polytetrafluoroethylene mengurangi koefisien gesekan menjadi 0.1, meminimalkan resistensi aliran pendingin.
5.2 Pengujian proses penuh
Deteksi kebocoran:
Helium mass spectrometry (1×10−9 mbar·L/s): Plat baterai EV, tingkat kebocoran ≤0,1 cm3.
Pengujian hidrostatik (1.5 × tekanan kerja, 30 menit tahan): Pelat penyimpanan energi.
Kualitas internal:
Ultrasonik C-SAM (50~200 MHz): Mendeteksi cacat las (kosong >5%) dengan resolusi 50 μm.
CMM (± 0,002 mm): Memverifikasi dimensi saluran dan akurasi kontak sel.
Kesimpulan
Pabrik lempeng pendingin cair mengintegrasikan ilmu material, pemesinan presisi, dan teknologi las canggih.Setiap proses secara langsung mempengaruhi kinerja pendingin dan keandalanSeiring meningkatnya permintaan manajemen termal kepadatan tinggi, inovasi seperti saluran bionik cetak 3D dan struktur monolitik FSW akan lebih meningkatkan efisiensi sambil mengurangi biaya.
