首创未来电池封装方案，常熟联华打破燃料电池结构创新的认知边界

图 传统锂电池电芯-模组-电池包结构

图 燃料电池发电单元封装结构（左：单元电池；中：双单元电池；右：双极板/膜电极分离）

燃料电池发电单元的封装方案主要影响 密封性 、 生产效率 和 一致性 。为了最大化生产节拍、降低制造装配误差，常熟联华新能源科技有限公司(以下简称“常熟联华”）在2021年 全球首创 并发布将多组单元电池一次封装的 模块一体化封装技术 MIST ( M odular I ntegral S ealing T echnolog) ，打破燃料电池结构创新的认知边界，走在了全球燃料电池行业前列。该模块一体化电芯 集成了 12 节燃料电池单元电池，重量和体积分别仅 1.66 kg和 1.2 L，可额定输出 3.6 kW@0.65V 功率电力，峰值功率可达到 4.7 kW@700A 。

图 基于常熟联华模块一体化电芯的电堆结构

在传统的锂电池封装结构中，模组（Module）处于电芯（Cell）和电池包（Pack）之间。 类似于动力电池的模组概念，联华动力的一体化模块为单元电池和电堆的中间过渡结构 。简言之，常熟联华的模块一体化封装方案将多片金属极板、未交联EPDM密封件和MEA热压并硫化EPDM形成单个物理单元，该物理单元内部包括超过2个以上的发电单元，如标准化产品 Xell ^TM 包括12节发电单元。

图 锂电池和APT燃料电池封装结构对比

在传统的单元电池封装方案中，每次仅封装单个发电单元。区别于传统，由于实现对多节发电单元的一体化封装，常熟联华的模块一体化封装技术 使制程时间大幅缩短 。此外，由于减少了电堆装配过程中的物理堆叠层数， 有效解决了传统电堆组装过程中的公差累计问题 ，极大提高了电堆组装精度和装配效率。

图 传统金属板电堆和和模块一体化封装技术对比

“我们以360节燃料电池堆为例，相比单元电池方案，因为是一次性对12节单元电池同时进行一体化封装，经过我们的计算，模块一体化封装可以 使制程时间缩短90%以上 。此外，单元电池方案和双极板/膜电极分离方案下的层叠次数分别为360次和720次。但在常熟联华的模块一体化封装技术下，堆叠次数仅为30次， 装配时间也缩短了90%以上 。因此，从制造和装配过程看，效率都大幅提升。另外，对于节数较多的大功率燃料电池堆，装配过程中容易产生公差积累，引起电堆的可靠性失效，如塌腰和应力集中。模块化一体化封装可以 大幅降低失效的概率 。更重要的是由于密封胶自产自用，模块化一体封装的成本仅为传统双极板/膜电极分离方案的三分之一。”常熟联华创始人兼CEO黄镇江博士提到。

图 常熟联华创始人兼CEO黄镇江博士

常熟联华的母公司联华动力成立于2018年，总部在台湾，成立之初便瞄准电动汽车用金属板燃料电池电堆的研发、量产和商业化。公司创始人黄镇江博士为台湾知名大学教授，团队一直致力于燃料电池前沿技术开发。早在2019年就掌握了在单一制程中实现气腔和水腔同时密封的单元电池封装方案， 从零到一仅用一年时间 。2019年推出的标准化单元电池额定输出功率 300 W，面积比功率超过 1.0 W/cm2@0.65V。此外，常熟联华全球首次将绿色橡胶 ECOSEAL ^TM 应用于一体化密封技术。该 ECOSEAL ^TM 为从植物中提取生物乙烯制成的环保橡胶，具备出色的抗老化、耐化学性、低吸水率和使用温度范围广等性能。

图 常熟联华标准化单元电池

2021年，常熟联华全球率先发布并量产模块一体化封装技术， 从一到一百用时仅两年 ，给全球燃料电池发电单元封装方案提供了全新的方案。当年便推出了集成12节燃料电池单元电池的模块一体化封装电芯，重量和体积分别仅1.66 kg和1.2L，可额定输出 3.6 kW@0.65V功率电力，峰值功率可达到 4.7 kW@700A。

除了技术上的持续精进， 常熟联华还提出了一项创新的商业模式 ，即给氢能产业链下游的电堆企业和整车厂提供高集成化的模块化电芯。由于标准化模块电芯拆装简易并具有优异的可扩充性，客户可根据需要组装不同功率等级的电堆以满足不同的使用场景。“常熟联华提供的模块化模组，客户可根据需要组装10~200kW的电堆，如可根据常熟联华的30组标准化 Xell ^TM 模块电芯和联华定制化开发的电堆附件如封装箱、端板和集流板等，即可完成360节长堆的组装，满足不同场景使用”黄镇江博士说。

图 基于常熟联华模块一体化电芯的电堆

常熟联华为氢能产业链下游客户提供的服务大致可分为三类： 一类是直接向燃料电池系统企业、氢储能电厂或整车厂提供车规级电堆产品 ； 二是向电堆企业提供标准化的一体化电芯模块，满足电堆企业开发不同功率等级的电堆产品 ； 三是向下游客户提供定制化电芯模块燃料电池的OEM服务 。

图 常熟联华生产与检测标准化单元电池

目前，常熟联华已经在江苏常熟市建立了年产能 100  MW的一期燃料电池智能化工厂和研发中心。“感受到大陆目前氢能行业的巨大市场和政策，去年疫情期间，我们和常熟市政府结缘，经过市区各级领导推动，我们目前在常熟市已建立了全球领先的燃料电池产业化基地，占地面积 1500  m2，涵盖极板成型、极板表面处理、CCM涂布、膜电极贴合、模块封装、电堆装配、活化测试等工艺生产线，并获批常熟市科技创新创业人才领军称号。常熟市近年来加快布局氢燃料电池产业，推动产业转型升级，已形成制氢、储氢、运氢、加氢、氢燃料电池和示范应用的全产业链。相信常熟联华可以为常熟的氢能高质量发展助力。”

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