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2022-11-25

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前言

????????電池作為電的儲存單元，在這個時代早已與人們密不可分，電池的安全問題一直被人們所重視。其中，電池的封裝就是一項重要的技術(shù)，小到手表中的紐扣電池，大到電動汽車的車載電池，都需要良好的封裝技術(shù)，否則會導(dǎo)致漏電，中毒等一系列的嚴重問題。

軟包電池封裝

????????一般的電池主要是由電極板，隔膜，電解液，外殼所構(gòu)成，以軟包鋰電池為例（上圖），這種電池一般用于空間緊湊的設(shè)備，比如無人機，手機，智能機器人等，其封裝的意義與目的是將內(nèi)部與外部完全隔絕，使內(nèi)部處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，從而將電池潛在的危險性降低。那為什么要這樣做呢？主要是因為其內(nèi)部對水分、氧氣較為敏感，其內(nèi)部的電解液會與水分、氧氣反應(yīng)，影響電池性能，比如電池容量與電池壽命。

太陽能電池封裝

????????再比如最近越來越常見的太陽能電池，它的封裝和普通的電池不同，為了保持電池穩(wěn)定性，避免外部環(huán)境破壞電池，常見的封裝方式大致可分為兩類：一種是完全覆蓋封裝（下圖中a），通常在電池頂部制備封裝層；另一種是邊緣封裝（下圖中b），在電池周圍放置密封劑。

????????完全覆蓋封裝工藝的優(yōu)勢在于保護效果更好，但對電池性能的保持影響較大，并且由于其直接接觸電池，所以需要更高的透光率，也就是說，雖然完全覆蓋封裝工藝保護效果好，但是對封裝材料的品質(zhì)要求較高。邊緣封裝優(yōu)勢在于直接接觸面積較小，對電池影響更小，對封裝材料透光率的要求較低，但密封效果較差，但這個問題可以通過在邊緣加入一些干燥劑解決。兼顧二者優(yōu)點的多層復(fù)合封裝也在不斷開發(fā)。

電動汽車電池封裝

????????電動汽車中的電池封裝也有許多講究，以中國的新能源車為例，現(xiàn)在電動汽車電池主要采用三種封裝方式：圓柱，方形，軟包。其中，國內(nèi)大多采用的是方形封裝電池。方形封裝一般采用卷繞（下圖）或疊片（下下圖）的方式。卷繞結(jié)構(gòu)的優(yōu)點就是加工成本低，無論是人工、半自動、全自動的卷繞，都可以做到高效又高質(zhì)。疊片結(jié)構(gòu)的充放電效率更良好，對電能的利用率更高，能量密度也更高。但缺點就是疊片結(jié)構(gòu)的內(nèi)部相比卷繞結(jié)構(gòu)更易短路，加工時候不像卷繞工藝那樣只用兩邊切斷即可，容易控制成品的形狀與品質(zhì)，疊片結(jié)構(gòu)需要將半成品電池切成方形的形狀，相較來說更加不易控制。

發(fā)展前景

????????近年來，封裝材料及工藝已經(jīng)引起了人們的廣泛重視與研究。但是，更多的研究成果還處于實驗室水平。針對電池封裝過程中存在的問題，未來將研究新型聚合物材料，使電池實現(xiàn)更多功能，滿足不同封裝方式的需求，改進封裝工藝，開展高性能封裝材料的研究、智能封裝材料及封裝工藝、封裝裝備的研制及改造升級等等，這些均將是電池封裝領(lǐng)域涉及到的重要方向。相信，隨著該領(lǐng)域科學(xué)工作者和企業(yè)界研發(fā)人員的共同努力，我國電池封裝技術(shù)一定能夠更上一層樓。

文獻參考：

[1]王婷,魏奇,付強,李偉,王世偉.鈣鈦礦光伏電池封裝材料與工藝研究進展[J].應(yīng)用化學(xué),2022,39(09):1321-1344.DOI:10.19894/j.issn.1000-0518.210521.

[2]https://zhuanlan.zhihu.com/p/543221743

[3]圖片來自網(wǎng)絡(luò)

撰 稿 人 ：科技協(xié)會科創(chuàng)部? ? ????呂晉源 陳逸凡

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