CN107633893A - 一种新能源汽车充电桩电线 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种新能源汽车充电桩电线，目的是在确保安全性和可靠性前提下，减少充电桩充电时间，相对于现有技术充电桩采用纯铜材料电线，充电时间在4小时～8小时，电动汽车充电时间远高于燃油汽车加油时间，本发明提供的新能源汽车充电桩电线，采用5层结构，核心导体材料为石墨烯材料和银铜合金材料，外层包括屏蔽层、绝缘层和保护层，具有电阻率低、导电性强，耐高温，耐腐蚀，延展性、可塑性以及耐磨性，可在确保安全性和可靠性前提下，大大缩短现有充电桩的充电时间，为新能源汽车大量普及应用奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种新能源汽车充电桩电线。
背景技术
在环境问题与能源危机越来越严重的今天，节能减排已成为全世界面临的新课题，绿色交通成为各国发展节能减排工作的一个重点方向。电动汽车作为绿色交通的代表，与传统燃油汽车相比具有节约能源，环保，清洁等优点，降低了汽车使用的环保成本、经济成本，越来越受到政府、企业以及民众的关注。电动汽车快速发展和电动汽车充电站大规模建设推进了交通能源的转型，减小了能源消耗和污染气体的排放量，这已经成为中国及世界各国的重点支持对象。电动汽车行业的迅速发展已经引发了一系列的产业转型，其带来的连锁效应不得不引起人类社会共同的关注，其对全球汽车行业的未来发展前景乃至人类社会的可持续发展都将产生巨大的影响。
电动汽车主要采用充电桩进行充电。目前充电桩采用纯铜电线，只能用于慢速充电，充电时间大约需要4小时～8小时，电动汽车充电时间远低于燃油车加油时间。
充电的安全性、可靠性，关系到电动汽车的可靠运行，而充电的时间关系到充电桩普及应用，能否在确保安全性和可靠性前提下，减少充电桩充电时间是现代学者主要研究方向。
发明内容
本申请提供了一种新能源汽车充电桩电线，目的是在确保安全性和可靠性前提下，减少充电桩充电时间。
本发明提供了如下技术方案：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯、设置于所述石墨烯外层的银铜合金、设置于所述银铜合金的屏蔽层、设置于所述屏蔽层外层的绝缘层以及设置于所述绝缘层4外层的保护层；
所述银铜合金由以下重量配比的材料制成：银44％-55％，铜44％-55％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金横截面面积为所述石墨烯横截面面积的0.5倍-0.8倍；
所述屏蔽层厚度为0.1mm-0.3mm；
所述绝缘层厚度为0.3mm-0.5mm；
所述保护层厚度为1mm-3mm。
具体地，所述屏蔽层为镀锡铜材料。
具体地，所述绝缘层为特种橡胶材料。
具体地，所述屏蔽层为红铜材料。
具体地，所述绝缘层为PVC材料。
具体地，所述银铜合金由以下重量配比的材料制成：银45％，铜55％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％。
具体地，所述银铜合金横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.5倍。
具体地，所述屏蔽层厚度为0.1mm。
具体地，所述绝缘层厚度为0.3mm。
具体地，所述保护层厚度为1mm。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种新能源汽车充电桩电线，目的是在确保安全性和可靠性前提下，减少充电桩充电时间，相对于现有技术充电桩采用纯铜材料电线，充电时间在4小时～8小时，电动汽车充电时间远高于燃油汽车加油时间，本发明提供的新能源汽车充电桩电线，采用5层结构，核心导体材料为石墨烯材料和银铜合金材料，外层包括屏蔽层、绝缘层和保护层，具有电阻率低、导电性强，耐高温，耐腐蚀，延展性、可塑性以及耐磨性，可在确保安全性和可靠性前提下，大大缩短现有充电桩的充电时间，为新能源汽车大量普及应用奠定基础。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种新能源汽车充电桩电线结构图。
附图标记说明：
1、石墨烯；2、银铜合金；3、屏蔽层；4、绝缘层；5、保护层。
具体实施方式
下面用实施例予以说明本发明，应该理解的是，实施例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。
如图1所示，为本申请一种新能源汽车充电桩电线结构图。
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银44％-55％，铜44％-55％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.5倍-0.8倍；
所述屏蔽层3厚度为0.1mm-0.3mm；
所述绝缘层4厚度为0.3mm-0.5mm；
所述保护层5厚度为1mm-3mm。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。石墨烯稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。
银在自然界中有单质存在，但绝大部分是以化合态的形式存在于银矿石中。银的理化性质均较为稳定，导热、导电性能很好，质软，富延展性。纯铜是柔软的金属，表面刚切开时为红橙色带金属光泽，单质呈紫红色。延展性好，导热性和导电性高，因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，可以组成众多种合金。铜合金机械性能优异，电阻率很低，其中最重要的数青铜和黄铜。此外，铜也是耐用的金属，可以多次回收而无损其机械性能。铝是一种轻金属，化学符号为Al，原子序数：13。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第2位。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。硅属于元素周期表上第三周期，IVA族的类金属元素。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的26.4％，仅次于第一位的氧(49.4％)。
银铜合金是一种合金材料，是银和铜的二元合金，铜具有强化作用，具有很好的导电性，耐磨性，电接触性和耐蚀性等。
需要说明的是，硅的含量太低，起不到增强效果，太高会导致电阻率太大，影响导电性能，且硅的含量过高，会导体延伸率降低，易脆断，影响拉丝效果。镁易于与硅结合，加入镁元素，能够明显提高电线的抗拉强度，镁的百分含量如果低于0.1％，强化的效果并不明显，另一方面，镁元素的加入还能够提高电线的耐腐蚀性，使得电线能够用于一些具有腐蚀性的场合；如果镁元素的加入量过高，对导电性能影响太大，降低导电率。硼可以提高金属的抗疲劳性能，改善金属的延伸性能和导电性能。镍金属可以提高延展性和可塑性。
屏蔽层即为金属网状编织层，主要采用红铜或者镀锡铜。红铜即纯铜，又名紫铜，就是铜单质，因其颜色为紫红色而得名。各种性质见铜。红铜是工业纯铜，其熔点为1083℃，无同素异构转变，相对密度为8.9，为镁的五倍。同体积的质量比普通钢重约15％。因其具有玫瑰红色，表面形成氧化膜后呈紫色，故一般称为紫铜。它是含有一定氧的铜，因而又称含氧铜。红铜具有很好的导电性和导热性，可塑性极好，易于热压和冷压力加工，大量用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用电蚀铜等要求导电性良好的产品。镀锡铜是指表面镀有一薄层金属锡的铜，如镀锡铜线。镀锡铜线的工艺比裸铜线稍稍复杂些。将纯铜杆拉成丝后再用热镀锡工艺在铜丝表面镀上薄薄的一层锡就成了镀锡铜线。这种线外观为银色，因为锡是银色金属的缘故。镀锡铜线，材质比较柔软，导电性能良好，与裸铜线相比，其耐蚀性、抗氧化性能更强，可大大延长弱电线缆的使用寿命。镀锡铜还可以防止绝缘橡皮发粘，线芯发黑变脆，并提高其可焊性能。镀锡铜线主要用于橡皮绝缘的矿用电缆、软电线、软电缆和船用电缆等作为导电线芯，以及用作电缆的外屏蔽编织层和电刷线。
绝缘层是指发热导线之间或发热导线与接地屏蔽层之间的绝缘材料层。它主要用于隔离电线防止人们触电受伤。绝缘层可采用特种橡胶才和PVC材料。其中，优选特种橡胶材料。特种橡胶也称特种合成橡胶，指具有特殊性能和特殊用途能适应苛刻条件下使用的合成橡胶，在国防、工业、尖端科学技术、医疗卫生等领域有着重要作用。PVC材料是聚氯乙烯材料，是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。
保护层主要是保护电线免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电线，可采用PVC材料或者橡胶。
实施例1：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银44％，铜55％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.5倍；
所述屏蔽层3厚度为0.1mm；
所述绝缘层4厚度为0.3mm；
所述保护层5厚度为1mm。
具体地，所述屏蔽层3为镀锡铜材料。
具体地，所述绝缘层4为特种橡胶材料。
实施例2：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银46％，铜53％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.5倍；
所述屏蔽层3厚度为0.1mm；
所述绝缘层4厚度为0.3mm；
所述保护层5厚度为1mm。
具体地，所述屏蔽层3为镀锡铜材料。
具体地，所述绝缘层4为特种橡胶材料。
实施例3：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银47％，铜52％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.6倍；
所述屏蔽层3厚度为0.3mm；
所述绝缘层4厚度为0.5mm；
所述保护层5厚度为3mm。
具体地，所述屏蔽层3为镀锡铜材料。
具体地，所述绝缘层4为特种橡胶材料。
实施例4：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银48％，铜51％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.6倍；
所述屏蔽层3厚度为0.3mm；
所述绝缘层4厚度为0.5mm；
所述保护层5厚度为2mm。
具体地，所述屏蔽层3为红铜材料。
具体地，所述绝缘层4为PVC材料。
实施例5：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银49％，铜50％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.7倍；
所述屏蔽层3厚度为0.2mm；
所述绝缘层4厚度为0.4mm；
所述保护层5厚度为2mm。
具体地，所述屏蔽层3为红铜材料。
具体地，所述绝缘层4为PVC材料。
实施例6：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银50％，铜49％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.7倍；
所述屏蔽层3厚度为0.1mm；
所述绝缘层4厚度为0.4mm；
所述保护层5厚度为2mm。
具体地，所述屏蔽层3为红铜材料。
具体地，所述绝缘层4为PVC材料。
实施例7：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银51％，铜48％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.8倍；
所述屏蔽层3厚度为0.3mm；
所述绝缘层4厚度为0.5mm；
所述保护层5厚度为3mm。
具体地，所述屏蔽层3为红铜材料。
具体地，所述绝缘层4为PVC材料。
实施例8：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银52％，铜47％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.8倍；
所述屏蔽层3厚度为0.3mm；
所述绝缘层4厚度为0.3mm；
所述保护层5厚度为1mm。
实施例8：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银53％，铜46％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.5倍；
所述屏蔽层3厚度为0.3mm；
所述绝缘层4厚度为0.3mm；
所述保护层5厚度为3mm。
实施例9：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银54％，铜45％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.5倍；
所述屏蔽层3厚度为0.3mm；
所述绝缘层4厚度为0.5mm；
所述保护层5厚度为3mm。
具体地，所述屏蔽层3为镀锡铜材料。
具体地，所述绝缘层4为特种橡胶材料。
实施例10：
一种新能源汽车充电桩电线，包括石墨烯1、设置于所述石墨烯1外层的银铜合金2、设置于所述银铜合金2的屏蔽层3、设置于所述屏蔽层3外层的绝缘层4以及设置于所述绝缘层4外层的保护层5；
所述银铜合金2由以下重量配比的材料制成：银55％，铜44％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金2横截面面积为所述石墨烯1横截面面积的0.8倍；
所述屏蔽层3厚度为0.1mm；
所述绝缘层4厚度为0.5mm；
所述保护层5厚度为2mm。
具体地，所述屏蔽层3为镀锡铜材料。
具体地，所述绝缘层4为特种橡胶材料。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种新能源汽车充电桩电线，目的是在确保安全性和可靠性前提下，减少充电桩充电时间，相对于现有技术充电桩采用纯铜材料电线，充电时间在4小时～8小时，电动汽车充电时间远高于燃油汽车加油时间，本发明提供的新能源汽车充电桩电线，采用5层结构，核心导体材料为石墨烯材料和银铜合金材料，外层包括屏蔽层、绝缘层和保护层，具有电阻率低、导电性强，耐高温，耐腐蚀，延展性、可塑性以及耐磨性，可在确保安全性和可靠性前提下，大大缩短现有充电桩的充电时间，为新能源汽车大量普及应用奠定基础。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种新能源汽车充电桩电线，其特征在于，包括石墨烯(1)、设置于所述石墨烯(1)外层的银铜合金(2)、设置于所述银铜合金(2)的屏蔽层(3)、设置于所述屏蔽层(3)外层的绝缘层(4)以及设置于所述绝缘层(4)外层的保护层(5)；
所述银铜合金(2)由以下重量配比的材料制成：银44％-55％，铜44％-55％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％；
所述银铜合金(2)横截面面积为所述石墨烯(1)横截面面积的0.5倍-0.8倍；
所述屏蔽层(3)厚度为0.1mm-0.3mm；
所述绝缘层(4)厚度为0.3mm-0.5mm；
所述保护层(5)厚度为1mm-3mm。
2.如权利要求1所述的新能源汽车充电桩电线，其特征在于：所述屏蔽层(3)为镀锡铜材料。
3.如权利要求2所述的新能源汽车充电桩电线，其特征在于：所述绝缘层(4)为特种橡胶材料。
4.如权利要求1所述的新能源汽车充电桩电线，其特征在于：所述屏蔽层(3)为红铜材料。
5.如权利要求4所述的新能源汽车充电桩电线，其特征在于：所述绝缘层(4)为PVC材料。
6.如权利要求1所述的新能源汽车充电桩电线，其特征在于：所述银铜合金(2)由以下重量配比的材料制成：银45％，铜55％，铁0.02％，镍0.1％，铝0.6％，硅0.15％，镁0.1％以及硼0.03％。
7.如权利要求6所述的新能源汽车充电桩电线，其特征在于：所述银铜合金(2)横截面面积为所述石墨烯(1)横截面面积的0.5倍。
8.如权利要求6所述的新能源汽车充电桩电线，其特征在于：所述屏蔽层(3)厚度为0.1mm。
9.如权利要求6所述的新能源汽车充电桩电线，其特征在于：所述绝缘层(4)厚度为0.3mm。
10.如权利要求6所述的新能源汽车充电桩电线，其特征在于：所述保护层(5)厚度为1mm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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