電池是電動汽車行業(yè)背后的驅(qū)動力。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)和信息化部會同其它三個國家部委聯(lián)合發(fā)布了《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》。《行動方案》為中國汽車動力電池的發(fā)展規(guī)劃了三個發(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)動力電池供應(yīng)；其次，大力推進(jìn)新型鋰離子動力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，2020年實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；再次，著力加強(qiáng)新體系動力電池基礎(chǔ)研究，2025年實現(xiàn)技術(shù)變革和開發(fā)測試。所有這些努力都是為了降低成本、提高中國制造動力電池的性能，使中國電動汽車產(chǎn)業(yè)在全球市場中具有更大的競爭優(yōu)勢。

挑戰(zhàn)和機(jī)遇

但是動力鋰電池的價格目前還很高，在電動汽車的總成本中占據(jù)整整三分之一，車主和制造商不會樂意在更換電池上投入過多的資金。對中國市場至關(guān)重要一點是確保消費者不會因為昂貴的電池更換費用而猶豫是否購買電動汽車。當(dāng)普通大眾都能負(fù)擔(dān)得起電動汽車的購買和保養(yǎng)時，總體銷量增長才能達(dá)到目標(biāo)。

因此，高效、強(qiáng)勁的性能對動力電池至關(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)必能在全球市場保持競爭力。為提高電池性能找到恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案成了中國電動汽車行業(yè)討論最多的熱點話題之一。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，單個電池外殼的穩(wěn)定性，以及其結(jié)構(gòu)上潛在的薄弱點卻常常被忽視，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，都可以被氦氣測試檢測到。

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)成分有隨著時間推移逐漸被降解而老化的風(fēng)險。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，可能會與鋰鹽產(chǎn)生反應(yīng)，生成酸，比如氫氟酸，對化學(xué)平衡產(chǎn)生不利影響，降低電池性能，同時對電池整體也有極強(qiáng)的腐蝕性。

由于車輛行駛過程中會振動、受熱，再加上惡劣天氣和街上的塵土等環(huán)境問題，電池在電動汽車中的應(yīng)用會面臨許多挑戰(zhàn)。《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》中指出電池必須確保能在－30℃至55℃的溫度范圍內(nèi)安全運行1。在中國汽車工程學(xué)會發(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)，對電動汽車制造商而言是一個極為重要的任務(wù)。

肖特推出玻璃－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。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。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，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，會從外側(cè)對玻璃施加壓縮力，電池的電極則被封在玻璃內(nèi)部。這個過程產(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。這對電動車等需要操作元件與電池之間具有極高穩(wěn)定性的應(yīng)用場合意義重大。

玻璃密封的電池電極端子

GTAS蓋板，一種提高鋰電池氣密性的新技術(shù)

GTAS密封的鋰電池

GTAS蓋板，一種提高鋰電池氣密性的新技術(shù)

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)的電動汽車銷量估計將超過100萬臺，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汽車市場服務(wù)。

肖特是特種玻璃和玻璃陶瓷領(lǐng)域的領(lǐng)先國際技術(shù)集團(tuán)。我們在汽車領(lǐng)域擁有數(shù)十年經(jīng)驗，我們的產(chǎn)品可以為精密的汽車電子器件和鋰電池提供長久可靠的保護(hù)。