一起來認識電池封裝架構的挑戰

電池封裝可以在更好地確保電池安全、效率、性能和長使用壽命方面發揮關鍵作用。在下一代電動汽車 （EV） 電池組中，材料動力學的進步有助于滿足客戶和消費者對電池安全、性能、生命周期、成本和環境影響的需求。

電池生產技術必須符合對消費者最重要的因素以及監管要求：安全性、性能、擁有和維護成本（與 ICE 持平）以及長達 15 年的預期生命周期——所有這些都是需要考慮的因素。

可持續性也受到審查，必須仔細解決環境影響。當考慮與下一代電池相關的這些問題時，電池封裝上升到設計的前沿。下一代電動汽車電池需要考慮的關鍵因素包括對電池封裝進步的需求不斷增長，以跟上不斷發展的電池技術。

先進電池封裝的優勢

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對環境的影響。這是通過增加使用輕質材料、智能包裝技術、模塊化設計、環保材料、創新的熱管理解決方案、無線充電技術的集成以及用于機械保護的先進包裝解決方案來實現的。例如：

• 增加使用輕質材料，例如復合材料或高級塑料，可以減輕重量并提高燃油經濟性。使用傳感器和微控制器等智能包裝技術有助于監控電池、優化性能并延長電池壽命。電池組和電芯的模塊化設計使電池系統更易于定制，環保的包裝材料和回收工藝減少了電池系統對環境的影響。

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

開發新的電池封裝架構會帶來一些挑戰，包括需要大量測試和驗證的安全問題，這將在短期內提高研發成本。此外，對專用制造設備的需求、與復雜的現有動力總成系統的集成以及新材料的供應鏈限制，都需要提前規劃。同樣具有挑戰性的是遵守與安全、性能和環境影響相關的嚴格法規和標準。

任何適合大規模生產的解決方案都需要考慮可持續性，包括可回收或可生物降解的包裝材料以及危險材料的安全處置。需要制造商、供應商、研究人員和監管機構共同努力才能取得成功。

電池管理系統注意事項

在電池管理系統 （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。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，從而導致數據不準確或系統故障。當電池可能無響應、性能低下或處于熱危機中時，清晰的數據信號至關重要。

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

先進的材料有助于保護電子設備免受 EMI 影響，同時還可以傳遞熱量并最大限度地減少振動。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，有時由于空間限制和振動能量，剛性板可能會出現問題，振動能量有時會使組件移位，從而導致性能和維護問題。由于彎曲和折疊的優勢，柔性電路和電纜允許與形狀不規則的區域保持一致。

靈活的電路集成有助于減少連接器的數量。因此，可以降低安裝成本，并且在應用程序開發階段，設計人員能夠更具創造力。杜邦的柔性電路和電纜解決方案致力于實現工程封裝自由度、小型化電氣完整性、減輕重量和數據吞吐量，同時提供一致的性能和耐用性。

用于電池熱管理的先進材料

電子元件對于電池功能以及連接到通信、安全和導航系統所需的發電至關重要。根據具體應用，這些組件必須產生或散發熱量。為了實現這一目標，需要薄膜、層壓板、墊子和包裹等先進材料。

例如，導熱薄膜可以提高 PTC 加熱器的功率輸出，在啟動期間加熱電池，而它們在母線上的應用有助于防止過熱并提供介電保護。

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，優化了充電和運行期間的電池溫度。溫度控制還提高了安全性，有助于避免潛在的熱失控事件，延長電池的使用壽命，同時降低保修和維護成本。

里程焦慮是消費者采用電動汽車的一個因素，而合適的電子產品絕緣材料可以幫助解決這個問題。對整個電池組進行溫度控制是增加續航里程和保持電池壽命的最佳方式，因為它們在特定溫度范圍內效果最佳。溫度波動（太熱或太冷）會導致效率、功率輸出和使用壽命下降，所有這些都會對高效充電和續航里程產生負面影響。

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

金屬產品解決方案也很重要。金屬部件充當散熱器，從關鍵作組件中吸走高溫。精密定制金屬產品解決方案提供了無數的選擇，包括設計靈活性、與其他系統的兼容性、耐用性以及高速生產率中的較低誤差。金屬產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。

總之，所有好的解決方案都始于應用程序開發專業知識。合作是成功的關鍵，杜邦已準備好與任何人合作開發電池組。