一起來認(rèn)識(shí)電池封裝架構(gòu)的挑戰(zhàn)

電池封裝可以在更好地確保電池安全、效率、性能和長(zhǎng)使用壽命方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。在下一代電動(dòng)汽車 （EV） 電池組中，材料動(dòng)力學(xué)的進(jìn)步有助于滿足客戶和消費(fèi)者對(duì)電池安全、性能、生命周期、成本和環(huán)境影響的需求。

電池生產(chǎn)技術(shù)必須符合對(duì)消費(fèi)者最重要的因素以及監(jiān)管要求：安全性、性能、擁有和維護(hù)成本（與 ICE 持平）以及長(zhǎng)達(dá) 15 年的預(yù)期生命周期——所有這些都是需要考慮的因素。

可持續(xù)性也受到審查，必須仔細(xì)解決環(huán)境影響。當(dāng)考慮與下一代電池相關(guān)的這些問題時(shí)，電池封裝上升到設(shè)計(jì)的前沿。下一代電動(dòng)汽車電池需要考慮的關(guān)鍵因素包括對(duì)電池封裝進(jìn)步的需求不斷增長(zhǎng)，以跟上不斷發(fā)展的電池技術(shù)。

先進(jìn)電池封裝的優(yōu)勢(shì)

包裝不僅可以確保有效利用可用能源，還可以減少電池系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響。這是通過增加使用輕質(zhì)材料、智能包裝技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)、環(huán)保材料、創(chuàng)新的熱管理解決方案、無線充電技術(shù)的集成以及用于機(jī)械保護(hù)的先進(jìn)包裝解決方案來實(shí)現(xiàn)的。例如：

• 增加使用輕質(zhì)材料，例如復(fù)合材料或高級(jí)塑料，可以減輕重量并提高燃油經(jīng)濟(jì)性。使用傳感器和微控制器等智能包裝技術(shù)有助于監(jiān)控電池、優(yōu)化性能并延長(zhǎng)電池壽命。電池組和電芯的模塊化設(shè)計(jì)使電池系統(tǒng)更易于定制，環(huán)保的包裝材料和回收工藝減少了電池系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響。

• 用于電池系統(tǒng)熱管理的創(chuàng)新封裝解決方案，例如新的冷卻材料和散熱技術(shù)，可提高性能和電池壽命。將無線充電技術(shù)集成到包裝中，使用戶無需插電即可為電池充電。

開發(fā)新的電池封裝架構(gòu)會(huì)帶來一些挑戰(zhàn)，包括需要大量測(cè)試和驗(yàn)證的安全問題，這將在短期內(nèi)提高研發(fā)成本。此外，對(duì)專用制造設(shè)備的需求、與復(fù)雜的現(xiàn)有動(dòng)力總成系統(tǒng)的集成以及新材料的供應(yīng)鏈限制，都需要提前規(guī)劃。同樣具有挑戰(zhàn)性的是遵守與安全、性能和環(huán)境影響相關(guān)的嚴(yán)格法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。

任何適合大規(guī)模生產(chǎn)的解決方案都需要考慮可持續(xù)性，包括可回收或可生物降解的包裝材料以及危險(xiǎn)材料的安全處置。需要制造商、供應(yīng)商、研究人員和監(jiān)管機(jī)構(gòu)共同努力才能取得成功。

電池管理系統(tǒng)注意事項(xiàng)

在電池管理系統(tǒng) （BMS） 方面，其最重要的作用之一是包含減輕電磁干擾 （EMI） 的組件和系統(tǒng)。隨著越來越多的電子元件（如電源模塊和傳感器）被添加到高壓電池中，它增加了 EMI 的可能性，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或系統(tǒng)故障。當(dāng)電池可能無響應(yīng)、性能低下或處于熱危機(jī)中時(shí)，清晰的數(shù)據(jù)信號(hào)至關(guān)重要。

EMI 密封墊片、吸收器、泡沫織物、導(dǎo)電泡沫和熱界面材料（如杜邦 Laird 部門提供的材料）有助于保護(hù)電子設(shè)備免受射頻干擾，同時(shí)還可以傳遞熱量并最大限度地減少振動(dòng)（見圖）。這些 EMI 屏蔽解決方案的另一個(gè)好處是能夠用復(fù)合材料代替更重、更昂貴的鋼或鋁組件。

先進(jìn)的材料有助于保護(hù)電子設(shè)備免受 EMI 影響，同時(shí)還可以傳遞熱量并最大限度地減少振動(dòng)。此類材料包括 Kapton 金屬化薄膜（用于電池集流體）;Pyralux（用于高壓柔性電路和電纜）;EMI/密封墊片（導(dǎo)電彈性體）;Solderon 高速錫、Silveron 高耐用性銀和 Teleposit 塑料金屬化（用于連接器金屬化解決方案）;Kapton HN（電池、模塊、電池組的電氣絕緣）;Tgard 層壓板和 Kapton 聚酰亞胺（用于母線解決方案）;和多層薄膜（用于低頻磁屏蔽）。

在 BMS 中，空間非常寶貴，有時(shí)由于空間限制和振動(dòng)能量，剛性板可能會(huì)出現(xiàn)問題，振動(dòng)能量有時(shí)會(huì)使組件移位，從而導(dǎo)致性能和維護(hù)問題。由于彎曲和折疊的優(yōu)勢(shì)，柔性電路和電纜允許與形狀不規(guī)則的區(qū)域保持一致。

靈活的電路集成有助于減少連接器的數(shù)量。因此，可以降低安裝成本，并且在應(yīng)用程序開發(fā)階段，設(shè)計(jì)人員能夠更具創(chuàng)造力。杜邦的柔性電路和電纜解決方案致力于實(shí)現(xiàn)工程封裝自由度、小型化電氣完整性、減輕重量和數(shù)據(jù)吞吐量，同時(shí)提供一致的性能和耐用性。

用于電池熱管理的先進(jìn)材料

電子元件對(duì)于電池功能以及連接到通信、安全和導(dǎo)航系統(tǒng)所需的發(fā)電至關(guān)重要。根據(jù)具體應(yīng)用，這些組件必須產(chǎn)生或散發(fā)熱量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要薄膜、層壓板、墊子和包裹等先進(jìn)材料。

例如，導(dǎo)熱薄膜可以提高 PTC 加熱器的功率輸出，在啟動(dòng)期間加熱電池，而它們?cè)谀妇€上的應(yīng)用有助于防止過熱并提供介電保護(hù)。

此外，熱界面材料 （TIM） 的加入使組件能夠有效地散熱。這提高了性能，優(yōu)化了充電和運(yùn)行期間的電池溫度。溫度控制還提高了安全性，有助于避免潛在的熱失控事件，延長(zhǎng)電池的使用壽命，同時(shí)降低保修和維護(hù)成本。

里程焦慮是消費(fèi)者采用電動(dòng)汽車的一個(gè)因素，而合適的電子產(chǎn)品絕緣材料可以幫助解決這個(gè)問題。對(duì)整個(gè)電池組進(jìn)行溫度控制是增加續(xù)航里程和保持電池壽命的最佳方式，因?yàn)樗鼈冊(cè)谔囟囟确秶鷥?nèi)效果最佳。溫度波動(dòng)（太熱或太冷）會(huì)導(dǎo)致效率、功率輸出和使用壽命下降，所有這些都會(huì)對(duì)高效充電和續(xù)航里程產(chǎn)生負(fù)面影響。

將電路與雙面復(fù)合層壓板集成可以解決電池發(fā)熱問題，而柔性層壓板、覆蓋層和粘合劑可以維護(hù)電池連接系統(tǒng)和傳感器。這些類型的材料提供了必要的溫度控制能力，同時(shí)還提供了設(shè)計(jì)的靈活性，與剛性材料相比，它們減少了空間、重量和成本。

金屬產(chǎn)品解決方案也很重要。金屬部件充當(dāng)散熱器，從關(guān)鍵作組件中吸走高溫。精密定制金屬產(chǎn)品解決方案提供了無數(shù)的選擇，包括設(shè)計(jì)靈活性、與其他系統(tǒng)的兼容性、耐用性以及高速生產(chǎn)率中的較低誤差。金屬產(chǎn)品解決方案包括深沖蓋板、組件外殼、支架、中板、EMI 簧片和 SMD 接地觸點(diǎn)。

總之，所有好的解決方案都始于應(yīng)用程序開發(fā)專業(yè)知識(shí)。合作是成功的關(guān)鍵，杜邦已準(zhǔn)備好與任何人合作開發(fā)電池組。