電池是電動(dòng)汽車行業(yè)背后的驅(qū)動(dòng)力。過去的幾十年里，由于各大廠家一直在努力追求更大的能量密度、更長的使用壽命和更好的安全性能，可充電鋰離子電池技術(shù)已取得極大的進(jìn)步。

2017年3月，中國國家工業(yè)和信息化部會(huì)同其它三個(gè)國家部委聯(lián)合發(fā)布了《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》。《行動(dòng)方案》為中國汽車動(dòng)力電池的發(fā)展規(guī)劃了三個(gè)發(fā)展階段：首先，持續(xù)提升現(xiàn)有產(chǎn)品的性能質(zhì)量和安全性，進(jìn)一步降低成本，2018年前保障高品質(zhì)動(dòng)力電池供應(yīng)；其次，大力推進(jìn)新型鋰離子動(dòng)力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，2020年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；再次，著力加強(qiáng)新體系動(dòng)力電池基礎(chǔ)研究，2025年實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革和開發(fā)測(cè)試。所有這些努力都是為了降低成本、提高中國制造動(dòng)力電池的性能，使中國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)中具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

挑戰(zhàn)和機(jī)遇

但是動(dòng)力鋰電池的價(jià)格目前還很高，在電動(dòng)汽車的總成本中占據(jù)整整三分之一，車主和制造商不會(huì)樂意在更換電池上投入過多的資金。對(duì)中國市場(chǎng)至關(guān)重要一點(diǎn)是確保消費(fèi)者不會(huì)因?yàn)榘嘿F的電池更換費(fèi)用而猶豫是否購買電動(dòng)汽車。當(dāng)普通大眾都能負(fù)擔(dān)得起電動(dòng)汽車的購買和保養(yǎng)時(shí)，總體銷量增長才能達(dá)到目標(biāo)。

因此，高效、強(qiáng)勁的性能對(duì)動(dòng)力電池至關(guān)重要，特別是車輛的純電續(xù)航里程和電池使用壽命的延長。若能攻克這些難關(guān)，中國的鋰電產(chǎn)業(yè)必能在全球市場(chǎng)保持競(jìng)爭(zhēng)力。為提高電池性能找到恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案成了中國電動(dòng)汽車行業(yè)討論最多的熱點(diǎn)話題之一。目前，該領(lǐng)域的討論主要集中在電池原材料、正負(fù)極、電解液、隔膜以及電池PACK系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)（BMS）等技術(shù)上。然而，單個(gè)電池外殼的穩(wěn)定性，以及其結(jié)構(gòu)上潛在的薄弱點(diǎn)卻常常被忽視，以致其成為影響電池性能和使用壽命的因素之一。

找出電池的薄弱環(huán)節(jié)

需要注意的是電池的有一些潛在的薄弱環(huán)節(jié)。第一個(gè)是容納電解質(zhì)和電池部件的電池“罐體”與電池蓋板之間的接縫層，罐體常使用整塊深沖鋁板制成。電池的氣密性能測(cè)試在真空室中進(jìn)行。若電池中已有電解質(zhì)，則隨后將添加比例為3－5％的氦氣進(jìn)行后續(xù)測(cè)試。在真空室中，小到10－6或10－7mbar·l／s的泄漏情況，都可以被氦氣測(cè)試檢測(cè)到。

其它薄弱環(huán)節(jié)還包括電極、填充孔和安全氣孔。在電動(dòng)汽車應(yīng)用領(lǐng)域中，通常都使用聚合物材料來做密封，但是聚合物的有機(jī)成分有隨著時(shí)間推移逐漸被降解而老化的風(fēng)險(xiǎn)。除了電解質(zhì)泄漏的問題以外（電解質(zhì)能通過聚合物密封處揮發(fā)出去），電池中一旦有水汽進(jìn)入，可能會(huì)與鋰鹽產(chǎn)生反應(yīng)，生成酸，比如氫氟酸，對(duì)化學(xué)平衡產(chǎn)生不利影響，降低電池性能，同時(shí)對(duì)電池整體也有極強(qiáng)的腐蝕性。

由于車輛行駛過程中會(huì)振動(dòng)、受熱，再加上惡劣天氣和街上的塵土等環(huán)境問題，電池在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用會(huì)面臨許多挑戰(zhàn)?！洞龠M(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》中指出電池必須確保能在－30℃至55℃的溫度范圍內(nèi)安全運(yùn)行1。在中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《2016年節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中，電池充電循環(huán)次數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)在十年時(shí)間內(nèi)應(yīng)大于等于4000次2。因此，確保電池不滲漏、與外界徹底隔絕進(jìn)而使性能達(dá)到最優(yōu)，對(duì)電動(dòng)汽車制造商而言是一個(gè)極為重要的任務(wù)。

推出玻璃－鋁密封（GTAS）

通常電池蓋板用激光焊接技術(shù)固定在罐體上，能形成的氣密的銜接。那么聚合物密封處就成為余下的唯一潛在的泄漏點(diǎn)。若此處使用先進(jìn)的新型玻璃－鋁密封（GTAS）材料代替高分子聚合物作為密封材料，則氣密性問題能夠得到改善。玻璃和鋁材被用于密封領(lǐng)域是一次創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。通過不斷調(diào)整和鋁材配合的玻璃成分，使兩種材料的熱膨脹系數(shù)相互匹配，最終達(dá)到不可穿透的持久密封效果。

這種工藝被稱為壓縮密封。當(dāng)兩種材料受熱時(shí)，金屬的膨脹速度高于玻璃。然后一旦冷卻過程開始，金屬也以高于玻璃的速度開始收縮，會(huì)從外側(cè)對(duì)玻璃施加壓縮力，電池的電極則被封在玻璃內(nèi)部。這個(gè)過程產(chǎn)生的壓力可以確保玻璃和鋁合金之間有很強(qiáng)的機(jī)械結(jié)合。這對(duì)電動(dòng)車等需要操作元件與電池之間具有極高穩(wěn)定性的應(yīng)用場(chǎng)合意義重大。

玻璃密封的電池電極端子

GTAS密封的鋰電池

玻璃－鋁密封——飛躍的進(jìn)步

玻璃－鋁密封（GTAS）是德國肖特集團(tuán)電子封裝部門的首創(chuàng)。其玻璃－金屬密封技術(shù)（GTMS）已經(jīng)大規(guī)模地用于汽車傳感器，電容和安全氣囊引發(fā)器等電子原件的密封。肖特的技術(shù)人員在對(duì)GTMS做了大量的研發(fā)工作之后，開發(fā)出了用于鋰電池鋁外殼封裝的玻璃－鋁密封GTAS技術(shù)。

用高性能的玻璃－鋁密封技術(shù)替代聚合物進(jìn)行密封，可以有效避免聚合物隨著時(shí)間推移產(chǎn)生的材料老化和腐蝕。這反過來又可以保護(hù)電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的穩(wěn)定性，進(jìn)而確保更長的使用壽命和更高的電池性能。今年，中國國內(nèi)的電動(dòng)汽車銷量估計(jì)將超過100萬臺(tái)，中國的電池制造商可以使用這種技術(shù)，更好地為不斷壯大的電動(dòng)汽車市場(chǎng)服務(wù)。