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近年來，中國半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭迅猛，已成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不可或缺的重要力量。隨著 5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體市場(chǎng)需求持續(xù)攀升，為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
根據(jù)研究報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，2023 年，中國集成電路產(chǎn)量達(dá)到 3572 億塊，同比增長(zhǎng) 1.2%，銷售額更是突破萬億元大關(guān)，達(dá)到 11830 億元，同比增長(zhǎng) 2.1%。這一增長(zhǎng)趨勢(shì)不僅反映了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)中的地位不斷提升，也表明其對(duì)相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)的需求日益旺盛。?
工業(yè)蓄電池作為半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵儲(chǔ)能設(shè)備，起著至關(guān)重要的作用。在半導(dǎo)體制造過程中，對(duì)電源的穩(wěn)定性和可靠性要求極高，哪怕是短暫的電力中斷都可能導(dǎo)致生產(chǎn)線停滯，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如，2023 年某半導(dǎo)體制造企業(yè)因電力故障導(dǎo)致生產(chǎn)線停機(jī)數(shù)小時(shí)，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千萬元。因此，工業(yè)蓄電池作為備用電源，能夠在市電中斷時(shí)迅速啟動(dòng)，為半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備提供持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，有效保障生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
蓄電池作為一種可逆的低壓直流電源，在現(xiàn)代工業(yè)及日常生活中扮演著舉足輕重的角色。其工作原理基于化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，主要結(jié)構(gòu)包括正負(fù)極板、隔板、電解液、殼體以及極柱等關(guān)鍵部件。在充電過程中，外部電能促使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，將電能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存起來；而在放電時(shí)，化學(xué)能又被轉(zhuǎn)化為電能釋放出來，為各類設(shè)備提供電力支持。例如，在汽車啟動(dòng)時(shí)，蓄電池迅速將儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，驅(qū)動(dòng)起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。?
根據(jù)電極材料和電解液的不同，蓄電池可分為多種類型，其中常見的有鉛酸蓄電池、鋰離子電池和鎳氫電池。鉛酸蓄電池歷史悠久，技術(shù)成熟，具有成本低廉、電壓穩(wěn)定、高低溫性能良好等優(yōu)點(diǎn)。其電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液為硫酸溶液。在汽車啟動(dòng)電源、電動(dòng)自行車、通信基站等領(lǐng)域，鉛酸蓄電池得到了廣泛應(yīng)用。然而，它也存在能量密度低、重量大、循環(huán)壽命相對(duì)較短以及對(duì)環(huán)境有一定污染等缺點(diǎn)。例如，傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池在充放電過程中，極板上的鉛和硫酸會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨著使用次數(shù)的增加，極板會(huì)逐漸硫化，導(dǎo)致電池容量下降，壽命縮短。而且，鉛酸蓄電池中的鉛和硫酸若處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)土壤和水源造成嚴(yán)重污染。?
鋰離子電池則憑借其高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、自放電率低等顯著優(yōu)勢(shì)，在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車以及儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。它通過鋰離子在正負(fù)極之間的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)電荷的存儲(chǔ)和釋放，電極材料通常包含鋰化合物。以智能手機(jī)為例，鋰離子電池能夠在較小的體積內(nèi)儲(chǔ)存大量電能，為手機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間使用提供了可靠保障。不過，鋰離子電池也面臨著成本較高、對(duì)溫度較為敏感以及存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)等問題。在高溫或過充、過放等情況下，鋰離子電池可能會(huì)發(fā)生熱失控，甚至引發(fā)爆炸。?
鎳氫電池的正極材料通常是鎳氫化合物，負(fù)極是儲(chǔ)氫合金。它具有較高的能量密度和較好的充放電性能，環(huán)保性能相對(duì)較好，不含重金屬鎘，在數(shù)碼相機(jī)、電動(dòng)工具等設(shè)備中應(yīng)用較為廣泛。鎳氫電池還具有較好的耐過充和過放性能，能夠承受較大的充放電電流。但是，鎳氫電池存在自放電率較高、記憶效應(yīng)等缺點(diǎn)，如果不完全放電就充電，會(huì)逐漸降低電池容量，影響其使用性能。 不同類型的蓄電池在性能、成本、應(yīng)用場(chǎng)景等方面各有優(yōu)劣，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求進(jìn)行合理選擇。
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，工業(yè)蓄電池發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵作用，廣泛應(yīng)用于多個(gè)重要環(huán)節(jié)。在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備方面，許多高精度的生產(chǎn)設(shè)備，如光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等，對(duì)電源的穩(wěn)定性要求極高。哪怕是短暫的電壓波動(dòng)或電力中斷，都可能導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行異常，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至造成設(shè)備損壞。工業(yè)蓄電池作為備用電源，能夠在市電出現(xiàn)故障時(shí)迅速啟動(dòng)，為這些關(guān)鍵設(shè)備提供持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，確保生產(chǎn)過程不受影響。例如，在某半導(dǎo)體制造企業(yè)的生產(chǎn)線上，一旦市電突然中斷，蓄電池會(huì)立即投入工作，保證光刻機(jī)等設(shè)備能夠正常完成當(dāng)前的光刻步驟，避免因中途斷電而導(dǎo)致硅片報(bào)廢，從而有效降低了生產(chǎn)損失。?
不間斷電源系統(tǒng)（UPS）是工業(yè)蓄電池在半導(dǎo)體領(lǐng)域的另一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景。UPS 系統(tǒng)在半導(dǎo)體工廠中起著保障電力連續(xù)性的核心作用，它通過與工業(yè)蓄電池相連，在市電正常時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電并儲(chǔ)存電能；當(dāng)市電發(fā)生波動(dòng)、瞬斷甚至中斷時(shí)，UPS 系統(tǒng)迅速切換到蓄電池供電模式，由蓄電池放電提供逆變器電能，再由逆變器將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎医涣麟姡S持負(fù)載設(shè)備的正常運(yùn)行。在數(shù)據(jù)中心等對(duì)電力可靠性要求極高的場(chǎng)所，UPS 系統(tǒng)搭配工業(yè)蓄電池，能夠確保服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等持續(xù)運(yùn)行，保證數(shù)據(jù)的安全和業(yè)務(wù)的連續(xù)性。例如，在一次區(qū)域電網(wǎng)故障中，某半導(dǎo)體企業(yè)的數(shù)據(jù)中心依靠 UPS 和工業(yè)蓄電池的配合，成功維持了所有設(shè)備的正常運(yùn)行，避免了因數(shù)據(jù)丟失和業(yè)務(wù)中斷帶來的巨大損失。?
此外，在半導(dǎo)體領(lǐng)域的儲(chǔ)能系統(tǒng)中，工業(yè)蓄電池也發(fā)揮著重要作用。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求日益增長(zhǎng)，同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)可再生能源的間歇性和波動(dòng)性，儲(chǔ)能系統(tǒng)變得越來越重要。工業(yè)蓄電池可以將多余的電能儲(chǔ)存起來，在能源需求高峰或電力供應(yīng)不足時(shí)釋放出來，實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化配置和高效利用。在一些采用太陽能或風(fēng)能供電的半導(dǎo)體生產(chǎn)車間，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠?qū)滋於嘤嗟奶柲芑蝻L(fēng)能儲(chǔ)存起來，在夜間或天氣不佳時(shí)為車間供電，降低對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，減少能源成本。
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