Nous sous-estimons souvent la fonction apparemment insignifiante de bornes de batterie tout en profitant de la commodité des appareils électroniques. Mais les bornes sont un composant essentiel pour la connexion électrique entre les batteries et les circuits. Bien qu’ils puissent paraître simples, ils jouent un rôle indispensable pour répondre aux besoins insatiables de technologie et d’industrie. Ces bornes de batterie sans prétention sont donc omniprésentes et présentes dans tout, des gros équipements aérospatiaux aux petites automobiles, en passant par les téléphones portables et les appareils électroménagers, etc., et continueront d'exister aussi longtemps que les gens auront besoin d'énergie électrique.
Ici, nous présenterons les types courants, les applications et les orientations de R&D des bornes de batterie modernes.
Table des matières
Types courants de bornes de batterie
Principaux domaines d'application actuels et économies de marché pour les bornes de batterie
Considérations pour le choix et l'utilisation des bornes de batterie
Orientations R&D pour les bornes de batterie
Types courants de bornes de batterie
Les principales distinctions entre les quatre bornes principales de la batterie – à pression, à broche, filetées et à ressort – concernent leur forme, leur méthode de connexion, leur capacité de transport de courant et leur adéquation à l'environnement. Par exemple, les bornes de batterie à pression reposent sur une pression directe pour maintenir le contact avec la batterie, appliquée à l'aide d'un ressort ou d'un autre matériau flexible qui pousse la borne contre la batterie ; les bornes filetées de la batterie se connectent via un mécanisme de vissage ; les bornes de la batterie à broches se connectent via une connexion mâle (broche) et femelle (prise) ; et les bornes de batterie à ressort utilisent un mécanisme à ressort pour appliquer une pression constante sur le contact de la batterie.
En ce qui concerne la capacité de courant, les bornes de batterie à pression et les bornes de batterie filetées supportent généralement des courants compris entre 200 et 300 A, tandis que les bornes de batterie à broches et les bornes de batterie à ressort supportent généralement des courants inférieurs à 50 A.
À l'heure actuelle, la majorité des bornes de batterie sont personnalisées pour des applications spécifiques, ce qui nécessite la sélection de bornes de batterie en fonction des exigences exactes d'un scénario d'application donné.
Ci-dessous, nous examinons de plus près les types courants de bornes de batterie et leurs scénarios d'application :
| Type | Brève introduction | scénarios d'application |
| Bornes de batterie sous pression | Établir des connexions entre les circuits en appliquant une pression sur les métaux. Certains s'appuient sur la dureté inhérente d'un métal conducteur plus gros (comme le cuivre) pour se déformer et établir une connexion ferme et durable, qui reste généralement inchangée. D'autres utilisent des vis pour contrôler la pression sur le métal, ce qui les rend faciles à retirer et à remplacer. | Principalement utilisé dans les applications exigeant des courants élevés, telles que les outils électriques et les véhicules électriques. Ils sont conçus pour répondre aux exigences des circuits de forte puissance et assurer une transmission efficace de l'énergie électrique. |
| Cosses de batterie filetées | Equipé d'une structure filetée conçue pour connecter solidement la batterie et le circuit. Cette conception garantit non seulement la sécurité de la connexion, mais permet également un démontage pratique en cas de besoin. | Principalement utilisé dans les batteries automobiles et les équipements industriels. La conception filetée permet à ces bornes de supporter des éléments exigeants, notamment des vibrations élevées et des tensions élevées, garantissant des connexions de circuits fiables dans des environnements spécifiques. |
| Broches des bornes de la batterie | Généralement encapsulé par des broches métalliques saillantes, couramment utilisées pour connecter des circuits aux cartes de circuits imprimés (PCB), souvent par soudure. | Principalement utilisé dans les appareils électroniques, notamment les cartes mères d'ordinateurs, les systèmes embarqués et les instruments électroniques. Ils offrent des connexions fiables et sont fréquemment utilisés pour faciliter des circuits complexes entre puces ou entre puces et capteurs ou dispositifs réactifs. |
| Bornes de batterie à ressort | Dispose d'une structure à ressort compressible, permettant une insertion et un retrait faciles pour établir ou déconnecter la connexion du circuit. | Disponible sous différentes formes conçues pour correspondre à la configuration du circuit ou de la batterie concernée. Ils sont couramment utilisés dans les appareils portables tels que les alimentations mobiles, les équipements audio portables et les appareils de test et de mesure. Ces bornes permettent de modifier facilement les connexions et déconnexions du circuit, garantissant ainsi un contact électrique fiable. |
Principaux domaines d'application actuels et économies de marché pour les bornes de batterie
Les bornes de batterie sont étroitement liées à l’évolution de l’industrie de l’électronique grand public. Avec l’intégration de l’intelligence artificielle et d’autres technologies émergentes dans l’électronique grand public, le rythme des mises à jour des produits est sur le point de s’accélérer. Ceci, à son tour, devrait conduire à une expansion de la taille du marché au sein de l’industrie de l’électronique grand public, stimulant ainsi la croissance du marché des bornes de batterie.
La taille du marché mondial des bornes de batterie était d’environ 24.68 milliards de dollars américains d’ici 2022, selon une analyse des données historiques de 2016 à 2022, indiquant un taux de croissance annuel composé (TCAC) d’environ 5.42 %. Il est prévu que ce marché dépassera les 30 milliards de dollars d’ici 2028. En outre, le rythme rapide du développement itératif des produits électroniques est sur le point de générer des opportunités et des exigences de performance accrues pour les produits finaux de batteries.
La chaîne industrielle des bornes de batterie englobe les secteurs en amont du métal, du plastique et des matières premières de placage, ainsi que l'industrie manufacturière intermédiaire, qui comprend, entre autres, l'emboutissage, le placage, le moulage par injection et l'assemblage. En outre, cela s’étend à l’industrie des applications en aval.
Les bornes de batterie sont désormais principalement utilisées dans les secteurs suivants :
Véhicules électriques
Les bornes de batterie automobile spécialisées servent de sources d'alimentation pour les moteurs à combustion interne et les systèmes de sécurité de l'information, fonctionnant généralement dans la plage actuelle de 40 à 100 ampères. Ces terminaux sont spécialement conçus pour résister aux hautes tensions, aux demandes électriques et aux vibrations sévères associées au fonctionnement du véhicule.
La Véhicule électrique L’industrie des véhicules électriques (VE) a connu une augmentation remarquable de 30 % de sa part de marché au cours des dernières années. Cette hausse est une conséquence du passage de l'industrie automobile des véhicules conventionnels alimentés aux combustibles fossiles aux alternatives électriques et hybrides. À son tour, l’expansion substantielle du secteur des véhicules électriques a catalysé une croissance significative du marché de l’assemblage des extrémités de batteries. On prévoit que ce marché atteindra 8 milliards de dollars américains au cours des cinq prochaines années, avec un TCAC projeté de 5 % au cours de la période de prévision.
Electronique grand public
L’électronique grand public représente un vaste marché de plusieurs milliards de dollars, englobant des centaines de millions d’appareils portables, notamment des smartphones, des tablettes, des appareils photo, des écouteurs, etc. Ces appareils dépendent fortement des bornes de batterie pour leur alimentation électrique, ce qui nécessite la miniaturisation et les capacités de charge rapide de ces bornes de batterie. En raison des progrès technologiques rapides et de la demande croissante de bornes de batterie, la taille du marché des bornes de batterie dans le domaine des applications électroniques grand public est sur le point de croître de 6 % ou plus dans un avenir prévisible.
Militaire et aérospatial
Les critères spécifiques aux bornes de batterie tournent principalement autour de la nécessité de garantir une fiabilité élevée et des performances optimales dans des conditions environnementales difficiles. Compte tenu de l’évolution du paysage militaire, des progrès de la technologie d’exploration spatiale et de la fréquence croissante des missions, on estime que la demande du marché pour des bornes de batterie d’une fiabilité exceptionnelle continuera de croître. Sur la base de données historiques, la taille de l'utilisation finale du secteur de la défense et de l'aérospatiale représente environ 25 % de l'industrie automobile et devrait atteindre 4 milliards de dollars américains d'ici 2028.
En outre, les bornes de batterie sont cruciales dans divers secteurs, notamment les appareils Internet des objets (IoT), les applications maritimes et les soins de santé intelligents. À la lumière de l’importance et de la diversité de ces bornes de batterie, quelles sont les principales considérations à prendre en compte ?
Considérations pour le choix et l'utilisation des bornes de batterie
Sélection du modèle
La sélection de la bonne borne de batterie est cruciale pour garantir une connexion sécurisée, fiable et sécurisée. Voici ce que vous devriez considérer :
- Matériau: Les bornes de batterie sont généralement construites à partir de métaux tels que le cuivre, l'aluminium ou l'acier inoxydable. Le choix du matériau dépend principalement de la conductivité du terminal, de sa résistance à la corrosion et de sa capacité à résister à différentes plages de température.
- Tension nominale: Ce paramètre définit la tension maximale du système que les bornes conçues ne doivent pas dépasser lors de l'installation. Cela dépend généralement de facteurs tels que le pas et la rigidité diélectrique du boîtier.
- Note actuelle: Le courant nominal signifie le courant nominal maximum par pôle pour lequel le bornier est conçu. Ces spécifications électriques sont généralement influencées par plusieurs facteurs, notamment la section transversale, la conductivité des bornes, la génération de chaleur au courant nominal (conformément aux normes UL1059) ou la dissipation de puissance au courant nominal (conformément aux normes CEI 60947-7).
- Type de terminaison : Le type de terminaison définit la méthodologie utilisée pour connecter les fils aux bornes. Les méthodes de connexion courantes comprennent le sertissage, la soudure et les connexions filetées.
- Gamme de câblage : La plage de câblage représente les tailles de fil minimales et maximales pour lesquelles le terminal est conçu.
- Conditions environnementales: Les terminaux déployés dans diverses conditions environnementales nécessitent un examen attentif des caractéristiques pertinentes, notamment la température, l'humidité, les vibrations, les chocs et la résistance à la corrosion.
Installation et tests
Après avoir dûment pris en compte les facteurs susmentionnés et sélectionné un produit potentiel, il est essentiel de faire preuve de vigilance pendant les phases d’installation et de test. Une attention particulière doit être accordée à la détection de problèmes tels qu'un mauvais contact, une isolation inadéquate et des inadéquations de résistance. L'apparition de telles conditions peut être attribuée à divers facteurs, notamment des méthodes de stockage inappropriées, une pression inadéquate, le dépassement des limites de couple de vis lors de l'installation, des défauts dans les moules métalliques utilisés pendant le traitement, des finitions de surface rugueuses et une sélection imprudente des processus de placage. En outre, des problèmes peuvent également survenir en raison de facteurs tels que la pénétration d’humidité ou le vieillissement des matières organiques.
Nous recommandons de soumettre les terminaux à des tests dans les mêmes conditions environnementales que celles rencontrées par l'ensemble complet. Ces tests doivent comprendre des évaluations de la fonctionnalité marche-arrêt, de la détection d'interruption instantanée, de l'intégrité de l'isolation, de l'interchangeabilité, de l'évaluation de l'adaptabilité à l'environnement, de l'évaluation du courant nominal maximal, de la détermination de la tolérance de couple maximale, des capacités temporaires de surtension ou de courant d'appel, de l'évaluation de la tension potentielle des fils, et d'autres aspects pertinents. De plus, pour l’évaluation des bornes de la batterie, l’utilisation d’un analyseur de section transversale de borne spécialisé est recommandée. Cet appareil facilite l'analyse automatique en disséquant, meulant et évaluant la corrosion au niveau de la section de sertissage du terminal, générant finalement un rapport de qualité complet.
Maintenance de routine
Lors de l'utilisation, il est impératif d'inspecter régulièrement les connexions des bornes et leur propreté. Dans les cas où de la corrosion est observée lors de l’entretien, elle peut être efficacement corrigée par un nettoyage avec un mélange de bicarbonate de soude et d’eau. La rouille, si elle est rencontrée, peut être traitée en utilisant un produit antirouille ou de l'huile pénétrante. De plus, des lubrifiants peuvent être utilisés pour atténuer les bornes trop serrées.
Orientations R&D pour les bornes de batterie
Les dernières recherches dans le domaine des bornes de batterie se concentrent principalement sur l'utilisation, l'intelligence et la miniaturisation de nouveaux matériaux. À l'avenir, les bornes de batterie devraient offrir des performances et une stabilité améliorées, être plus respectueuses de l'environnement, permettre une surveillance en temps réel de l'état de la batterie et faciliter le développement de petits produits électroniques. Par exemple, le besoin croissant de recharge rapide dans les véhicules utilisant de nouvelles énergies impose des exigences considérables en matière de capacité de traitement actuelle des bornes de batterie. Actuellement, les bornes de recharge haute puissance peuvent fournir jusqu'à 500 kW avec un courant de pointe de 650 A. Par conséquent, la recherche de solutions de charge plus rapides et plus efficaces, la réduction du poids dans la conception des terminaux et l’amélioration des performances de connexion électrique représentent des voies très prometteuses pour le développement futur des terminaux de batterie.
