電池是電動(dòng)汽車行業(yè)背后的驅(qū)動(dòng)力。過(guò)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(zhǎng)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。

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(lè)意在更換電池上投入過(guò)多的資金。對(duì)中國(guó)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(gòu)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(gòu)買和保養(yǎng)時(shí)，總體銷量增長(zhǎng)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(zhǎng)。若能攻克這些難關(guān)，中國(guó)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(guó)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(lái)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(wèn)題以外(電解質(zhì)能通過(guò)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。

(老化影響聚合物的氣密性)

由于車輛行駛過(guò)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(wèn)題，電池在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用會(huì)面臨許多挑戰(zhàn)。《促進(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(guó)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)。

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(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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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。

(GTAS密封的鋰電池)

玻璃-鋁密封——飛躍的進(jìn)步

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(guò)來(lái)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(zhǎng)的使用壽命和更高的電池性能。今年，中國(guó)國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車銷量估計(jì)將超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)3，中國(guó)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)。