Neuer Standard für Steckkontakte bei Hochstromanwendungen

8 Juni 2022

Metal Deposition Solutions

Viele Voraussetzungen für die Errichtung und den Ausbau einer effizienten Ladeinfrastruktur sind oder werden aktuell geschaffen: eine zunehmende Anzahl an Ladesäulen, ausgeweitete Batteriekapazitäten oder steigende Ladeleistungen. Nach wie vor jedoch mangelt es an einer nachhaltigen Lösung für langlebige Ladesteckkontakte. Bisherige Systeme zur Übertragung hoher Ladeleistungen von der Stromquelle hin zur Batterie sind für Hersteller bzw. Anbieter bei weitem noch nicht zufriedenstellend.

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^{(Weiterleitung zur Chinesischen Website der Umicore Gruppe)}

Technische Anforderungen der Industrie wurden bislang nicht erfüllt

Silber ist das Element im Periodensystem mit der höchsten elektrischen Leitfähigkeit und damit die Voraussetzung für Steckverbinderkontakte mit größtmöglicher Leistungsübertragung. Aber sowohl Feinsilber- (reines Silber) als auch Hartsilberbeschichtungen (Silberlegierungen) erfüllen qualitativ bis heute nicht alle von der Industrie geforderten technischen Eigenschaften (siehe nebenstehende Aufzählung).

Der Wunsch nach einer erheblich längeren Haltbarkeit leistungsfähiger Silberschichten für solche Hochstromanwendungen ist offensichtlich – kein Wunder, dies ist die Grundvoraussetzung für eine längere Produktlebensdauer und damit einer verbesserten Wirtschaftlichkeit.

Langlebigkeit bedeutet Wettbewerbsfähigkeit

Die Problematik wird am Beispiel Elektroauto besonders deutlich. Das Fahrzeuginlet ist hier fest verbaut und ein verkürzter Lebenszyklus bedeutet oftmals einen frühzeitigen, aufwändigen und potentiell imageschädigenden Tausch der Komponente.

Auch auf Seiten der Ladeinfrastruktur können erhöhte Kosten durch eine limitierte Haltbarkeit der Steckerkomponenten an den Ladesäule entstehen. Die Ladestecker werden im täglichen Gebrauch vielfach gesteckt und können innerhalb kurzer Zeit einen Verschleiß der Silberoberflächen aufweisen. Da die Endkunden aber eine zuverlässige Aufladung mit möglichst kurzen Ladezeiten erwarten, muss im Verschleißfall und damit eingeschränkter Ladefunktion die komplette Ladepistole ausgetauscht werden. Neben den zusätzlichen Kosten für den Material-, Zeit- und Serviceaufwand kann es auch zu Umsatzeinbußen durch reduzierte Nutzung oder dem Ausfall der Säule kommen.

Hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit

Temperaturstabile Härte bis zum "End-of-Life"

Verlängerte Lebensdauer der Kontakte/Steckverbinder

Verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit

Hohe Anzahl an Steckzyklen ohne Leistungsminderung

Unser Silber-Grafit-Dispersionselektrolyt ARGUNA^® C-100 ist speziell für Steckverbinderkontakte entwickelt, die in Hochstromanwendungen (z.B. beim High-Power-Charging / HPC) eingesetzt werden. Ein stabiles Schichtsystem mit maximaler Ladeleistung ohne Einschränkungen über die gesamte Lebensdauer der Ladestecker ist das Ergebnis – und damit der neue Standard für die Industrie.

ARGUNA^® C-100 basiert auf einer simplen Funktion

Perfekt in die Silberschicht eingebettete Grafitpartikel erreichen eine außerordentliche Abriebfestigkeit und damit die von der Industrie geforderte hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Steckkontaktes. Möglich wird dies durch eine optimierte Grafitkomponente, welche eingelagert in der Silbermatrix als Festschmierstoff dient. So kann der Abrieb auf der gesamten Kontaktzone während des Steckvorgangs auf ein vernachlässigbares Maß reduziert werden.

In Perfektion eingelagertes Grafit

Die statistisch regellose Verteilung und Einlagerung der Grafitlamellen in der elektrolytisch abgeschiedenen Silbermatrix zeigt sich anhand einer präparierten ARGUNA^® C-100 Schicht im Raster-Elektronen-Mikroskop. Die Silbermatrix wurde hier selektiv zurückgeätzt und die eingebauten Grafitlamellen verbleiben in ihrer Position.

Ein Blick per Elemente-Scan (EDX-Röntgenspektroskopie) auf die Kontakt-oberfläche zeigt die gleichmäßige und feinste Verteilung des Grafits über die Oberfläche.

Bei jedem Reibvorgang wird eine neue Oberfläche geschaffen und die abgeriebenen Spitzen der Grafitlamellen werden über die Reibfläche verteilt. Der gewohnte Abrieb der Silberoberfläche wird verhindert, die Kontaktwiderstände klein gehalten und damit eine kontinuierlich hohe Ladeleistung gewährleistet.

Außerordentliche Abriebfestigkeit bei maximaler Ladeperformance

Feinsilber ist das Maß der Dinge in Puncto elektrische und thermische Leitfähigkeit. Die Neigung zur Kaltverschweißung in Verbindung mit einer niedrigen Härte bedingt aber einen hohen Reibkoeffizienten und führt bei häufiger Steckung zu einem Verschleiß der Silberschichten.

Hartsilber weist eine höhere Härte auf und zeigt eine deutlich verbesserte Vibrationsfestigkeit. Zulegierte Metalle wirken sich aber nachteilig auf die elektrische Leitfähigkeit aus und der Reibkoeffizient liegt teilweise nahe dem Feinsilberniveau.

ARGUNA^® C-100 vereint und erweitert die positiven Eigenschaften von Fein- und Hartsilber. Die Feinsilbermatrix besitzt zum einen eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit. Zum anderen erhöht sich durch die Feststoffschmierung des Grafits gleichzeitig die Abriebbeständigkeit und reduziert so den Verschleiß auch bei einer hohen Anzahl an Steckzyklen.

Über 50.000 Steckzyklen*

Ein End-of-life Tribometer-Test zeigt den niedrigen und stabilen Reibkoeffizienten des ARGUNA^® C-100 Schichtsystems. Selbst nach über 50.000 Steckzyklen ist eine intakte Silbergrafitschicht nachweisbar – und eine Kreuzkompatibilität mit anderen Gegenkontaktwerkstoffen (z.B. Fein-, Hart- oder Dispersionssilberschichten) komplettiert die erweiterte Funktionalität im Feld.

Maximale Performance

Feinsilber weist die höchste elektrische und thermische Leitfähigkeit aller Metalle auf und ist damit bisher die funktionell bevorzugte Ladekontaktbeschichtung. ARGUNA^® C-100 hält im Vergleich vielfach länger und zeigt tendenziell einen geringeren Kontaktwiderstand.

Jederzeit wirtschaftliche und hoch funktionelle Ladestecker

Das ARGUNA^® C-100 Schichtsystem ist auf das High-Power-Charging mit steigenden Ladeleistungen von 500 kW und mehr ausgelegt. Die robusten Schichteigenschaften maximieren Leistung und Haltbarkeit:

Gleichbleibende Schichtperformance bei erhöhten Temperaturen (>150°C)
auch bei lokaler Temperaturüberhöhung im Kontaktpunkt
Stabile Schichteigenschaften bei Feuchtigkeit und Staub
und anderen ausgesetzten Umweltbedingungen
Wartungsfreies Schichtsystem über die gesamte Lebensdauer
die sonst notwendige Befettung entfällt
Kreuzkompatibilität mit der bereits bestehenden Infrastruktur
passend zu den vorhandenen Steckertypen im Feld

Damit bietet ARGUNA^® C-100 eine Kontaktschicht auf Ihren Steckverbindern, welche herkömmlichen Beschichtungen deutlich überlegen ist: über 50.000 Steckzyklen* ohne nachteilige Abnutzung und damit jederzeit die bestmögliche Ladeleistung ohne Einschränkung – der neue Standard in diesem Bereich.

Webinar mit weiteren Details zu ARGUNA^® C-100

In einem 20-minütigen Webinar und der anschließenden Q&A-Session zeigt Robert Ziebart (Vertrieb & Technische Kundenberatung) sehr detailliert die Vorteile unseres Silber-Graphit-Dispersionselektrolyten ARGUNA® C-100 auf.

^{Webinar in englischer Sprache}
^{Erfüllung der Anforderungen an Steckkontakte bei Hochvolt EV Anwendungen}

^Agenda
^{1) Vorstellung Umicore (2:45)
2) EV-Ladetrends (4:40)
3) Leistungsanforderungen für Ladesteckvorrichtungen (8:18)
4) Herausforderungen der bestehenden Galvanotechnik (9:40)
5) Silber-Graphit-Elektrolyt für erhöhte Zuverlässigkeit (11:18)
6) Prüfung der Abnutzungsleistung (14:27)
7) Zusammenfassung (18:51)
8) Fragen & Antworten (21:05)}