鋰電池在物流運輸過程中，可能遭遇人工搬運跌落、車輛震動、貨物碰撞、棧板堆疊及貨櫃晃動。如果內襯只做到「塞緊」，卻沒有吸收衝擊的能力，跌落力量仍可能直接傳遞至電芯、電池外殼、BMS、端子及連接器。
因此，鋰電池抗衝擊內襯的設計目標，不只是讓產品在紙箱內不晃動，而是要同時做到：
- 限制電池位移
- 吸收跌落能量
- 降低瞬間加速度
- 保護電池邊角
- 避開端子與脆弱零件
- 將堆疊壓力傳遞至承重區
- 防止短路及意外啟動
PHMSA對鋰電池包裝的基本要求包含防止短路、防止電池因箱內位移而受損，並建議使用非導電、非反應性的緩衝材料限制移動，再搭配堅固外包裝。
一、鋰電池抗衝擊內襯的核心原則
鋰電池抗衝擊包裝可以用一句話概括：
電池要被固定，但緩衝材料必須保留適當的壓縮行程，不能完全硬鎖。
如果內襯太鬆，電池會在箱內滑動，跌落時產生二次撞擊。
如果內襯太硬、太薄或壓得太緊，衝擊力會直接穿過內襯，傳遞至電池本體。
正確設計應在「固定」與「緩衝」之間取得平衡。
一套完整的鋰電池抗衝擊結構，通常包含：
- 底部承重緩衝
- 四角防撞結構
- 左右及前後限位
- 上方固定與避空
- 端子獨立保護
- 外箱結構支撐
二、先確認電池最怕受力的位置
設計內襯前，不能只量電池的長、寬、高，還要先找出產品的脆弱區與承重區。
常見脆弱位置
- 正負極端子
- BMS控制板
- 通訊接口
- 保險絲座
- 電源開關
- 電線接頭
- 散熱片
- 固定耳
- 塑膠上蓋
- 電池外殼接縫
- 電芯集中區
- 突出的把手或螺絲
這些位置不應直接接觸硬質內襯，也不能承受上方貨物重量。
適合承重的位置
通常可優先選擇：
- 電池外殼底部平面
- 金屬框架
- 加強肋
- 底座
- 結構柱
- 原廠指定支撐點
設計時應讓內襯接觸電池的結構強區，而不是把力量施加在端子、接頭或塑膠外殼上。
PHMSA的相關解釋指出，電池端子不應承受上方堆疊元件重量，電池也必須透過間隔材料或固定方式防止運輸位移。
三、採用六面固定，而不是只墊底部
許多鋰電池包裝只在箱底放一片泡棉，上方再塞一片材料。這種方式只能提供有限的垂直方向保護，無法控制前後、左右及旋轉位移。
完整的六面固定包含：
1. 底部緩衝
底部通常承受最大的靜態重量及跌落衝擊，因此應具備：
- 足夠厚度
- 足夠支撐面積
- 適當密度
- 不易長期塌陷
- 可分散集中載重
重量較高的電池，不宜只靠四個很小的泡棉墊支撐，否則接觸面積太小，容易造成泡棉壓潰。
2. 上方限位
上方內襯的功能是防止電池跳動與翻轉，不一定需要承受全部堆疊重量。
上方有端子、接插件或BMS時，應設計避空區，不可直接壓住零件。
3. 左右固定
左右內襯應限制橫向位移，但不要過度夾緊電池外殼。
4. 前後固定
前後方向常受到車輛煞車及搬運衝擊，應設置完整限位面。
5. 四角防護
跌落事故經常發生在角、稜及面，因此四角位置應加強。
6. 防旋轉結構
不規則或重心偏移的電池即使前後左右都被固定，仍可能在箱內旋轉，因此要利用卡槽、定位塊或異形內襯限制轉動。
四、鋰電池內襯不能只是塞滿，要保留緩衝行程
緩衝材料吸收衝擊，主要依靠材料受壓變形的過程。
如果泡棉在裝箱時已經被壓縮到底，跌落時就沒有剩餘行程吸收能量。
因此，內襯設計不能追求完全零間隙，而應做到：
- 電池不會自由晃動
- 泡棉保持適度預壓
- 材料仍有壓縮空間
- 跌落後不會直接壓到底
- 長時間堆疊後仍能維持固定
一般而言，內襯與產品之間可採取輕微干涉配合，但不能讓操作人員必須強行擠壓才能裝入，也不能使電池外殼產生明顯變形。
五、EPE抗衝擊內襯怎麼設計？
EPE珍珠棉重量輕、不易吸水、容易加工，是常見的鋰電池緩衝材料。
EPE適合的使用方式
- 六面包覆
- 四角護墊
- 上下框架
- ㄇ型支撐
- 井字定位
- 多層熱黏成型
- 搭配瓦楞紙結構
設計重點
1. 增加受力面積
重型電池不能只用小面積EPE支撐。應提高接觸面積，避免材料局部壓潰。
2. 使用框架式結構
相較於整塊泡棉完全包覆，框架式結構可將力量導向電池外殼的承重位置，也能避開端子與接頭。
3. 底部密度可高於側面
底部要承受長期靜態重量，可使用較高密度或較大面積的材料；側面主要負責限位及吸收橫向衝擊，可以依產品特性調整。
4. 防止永久壓縮
內襯完成後應進行堆疊或靜壓確認。若放置一段時間後EPE明顯塌陷，代表密度、厚度或支撐面積不足。
六、EVA抗衝擊內襯怎麼設計？
EVA通常比一般EPE硬，尺寸穩定性與定位精度較高，適合精密電池模組及重複使用包裝。
EVA的優點
- 固定效果佳
- 可精密開槽
- 耐磨性較好
- 外觀整齊
- 適合保護精密零件
- 可製作端子避空
EVA的設計風險
EVA較硬，如果直接貼住電池邊角，可能讓衝擊力集中在小面積位置。
因此，EVA比較適合：
若需要吸收較大的跌落能量，可以搭配EPE、瓦楞紙彈性結構或其他較柔軟的緩衝材料，形成複合式內襯。
七、重型鋰電池建議使用複合式內襯
當單顆電池重量較高時，只使用單一泡棉材料往往不夠。
可採用：
結構一：EPE＋瓦楞紙框架
- EPE負責吸震
- 瓦楞紙負責定位與分散受力
- 適合中型電池模組
結構二：EPE＋蜂巢紙
- 蜂巢紙負責底部承重
- EPE負責角部與側面緩衝
- 適合大型方形電池
結構三：EVA定位＋EPE吸震
- EVA控制尺寸
- EPE提供壓縮行程
- 適合精密電池模組
結構四：重型紙箱＋紙棧板＋緩衝框架
- 底座承受主要重量
- 紙箱負責外部保護
- 內襯限制位移
- 適合大型儲能電池及工業電池
結構五：木棧板或箱體＋固定帶＋非導電墊材
重量非常高的電池，不應只靠泡棉和紙箱承重，而應讓電池固定在棧板或底座上，再利用緩衝材料控制碰撞。
八、四角內襯為什麼特別重要？
紙箱跌落不一定是水平面落下，也可能發生：
角落摔時，衝擊能量會集中在很小的區域。如果內襯角部太薄，容易直接壓潰，使力量傳到電池角落。
四角內襯應注意：
- 角部厚度通常要高於一般限位區
- 避免只用很小的方塊
- 增加與產品的接觸面積
- 保留可壓縮行程
- 不要頂住脆弱的塑膠角
- 電池重心偏高時需防止翻轉
對於長方形重型電池，可以使用上下框架加四角立柱，將電池懸置在外箱中央，降低外箱直接撞擊產品的機會。
九、多顆鋰電池如何避免互相碰撞？
多顆電池裝在同一箱時，除了外箱緩衝，還需要顆粒之間的獨立分隔。
可使用：
- EPE獨立格位
- EVA開槽
- 五層瓦楞井字隔板
- 獨立內盒
- 蜂巢紙格位
- 非導電塑膠托盤
每顆電池都應：
- 有固定位置
- 不能互相接觸
- 端子不能相對
- 不能上下直接堆疊端子
- 不能因隔板倒塌而滑動
- 不能接觸散落金屬零件
鋰電池包裝的基本安全目標，是防止短路及避免運輸損傷引發熱失控，因此電池需與導電材料及其他可能造成短路的物品隔離。
十、端子附近的抗衝擊設計
端子是鋰電池包裝中特別需要保護的位置。
建議採用三層防護概念：
第一層：端子絕緣
使用：
第二層：端子避空
在端子周圍預留空間，避免泡棉或外箱直接壓迫。
第三層：外圍保護框
由電池外殼的高強度位置承受壓力，使外部衝擊繞過端子。
端子位置不能作為上層產品的支撐點，也不能直接接觸固定帶或硬質隔板。
十一、內襯厚度應該做多少？
鋰電池內襯沒有適用所有產品的統一厚度。
厚度必須依下列條件決定：
- 電池重量
- 電池尺寸
- 外殼強度
- 重心高度
- 端子位置
- 材料密度
- 支撐面積
- 外箱尺寸
- 預期跌落高度
- 包裝總重量
- 運輸方式
- 測試標準
可作為初步打樣的工程方向：
| 電池重量 |
初步內襯設計方向 |
| 1公斤以下 |
獨立格位及端子保護，四周約15～30毫米開始評估 |
| 1～10公斤 |
六面固定，四周約20～40毫米開始評估 |
| 10～30公斤 |
約30～50毫米起評估，底部與四角加強 |
| 30公斤以上 |
需依緩衝曲線與結構計算，搭配底座或棧板 |
| 大型儲能模組 |
使用複合式結構，不宜只以泡棉厚度判斷 |
上述數字只是樣品設計起點，不是法規固定標準。實際厚度仍須透過測試修正。
十二、如何判斷內襯太軟或太硬？
內襯太軟的現象
- 電池裝箱後仍會晃動
- 長時間放置後底部塌陷
- 跌落後泡棉完全壓扁
- 電池撞到外箱
- 外箱內部出現撞擊痕跡
- 電池位置發生偏移
內襯太硬的現象
- 跌落後產品表面出現局部凹痕
- 衝擊直接傳到電池
- BMS或端子損壞
- 泡棉幾乎沒有變形
- 外箱破損但內襯未吸收能量
- 電池固定位置產生集中應力
良好的內襯在跌落後可能會有適度壓縮，但不應完全壓潰，也不能讓電池撞擊外箱。
十三、鋰電池抗衝擊內襯測試方式
正式量產前，建議以實際電池或等效重量模型進行測試。
1. 晃動測試
包裝完成後，以人工方式前後、左右及上下晃動。
合格方向：
- 無明顯撞擊聲
- 電池沒有大幅移動
- 端子沒有接觸內襯
- 內襯沒有脫落
晃動測試只能作為初步檢查，不能取代正式跌落及振動測試。
2. 跌落測試
依包裝重量、運輸方式及適用規範進行：
測試後檢查：
- 電池外殼
- 端子
- BMS
- 接頭
- 焊點
- 內襯
- 外箱
- 電池功能
- 絕緣狀態
部分適用鋰電池包裝條件會要求包裝具備1.2公尺跌落性能，但是否適用及測試方式應依實際UN編號、包裝指令及運輸模式判斷，不能直接套用於所有電池。
3. 振動測試
模擬貨車、海運及空運搬運過程中的持續震動。
重點觀察：
- 電池是否慢慢位移
- 泡棉是否磨損
- 隔板是否倒塌
- 線材是否被磨破
- 端子護蓋是否鬆脫
- 外箱接合處是否破裂
4. 堆疊測試
模擬倉儲及貨櫃堆疊壓力。
確認：
- 底部內襯不會長期塌陷
- 上方壓力不會傳到端子
- 外箱不會嚴重鼓箱
- 電池不會因壓力偏移
- 內襯不會永久變形
5. 實際道路運輸測試
對重型或高價值電池，可安排實際貨車道路測試，再拆箱檢查內襯磨損及產品位移。
十四、常見錯誤設計
錯誤一：只用泡棉填滿空間
填滿不代表能吸震。材料如果已經完全被壓緊，就沒有足夠緩衝行程。
錯誤二：四角泡棉面積太小
重型電池會將泡棉局部壓潰，造成電池撞擊外箱。
錯誤三：所有位置使用相同密度
底部承重、側面限位及上方固定的功能不同，不一定適合使用完全相同的材料。
錯誤四：直接壓住端子
端子、接頭與BMS周圍應避空，不能作為承重區。
錯誤五：電池固定過緊
持續擠壓可能造成外殼變形、接頭受力或裝卸困難。
錯誤六：只測面落摔
實務上角落摔與邊落摔通常更容易造成局部損壞。
錯誤七：只設計內襯，不評估外箱
外箱太軟或受潮後失去強度，內襯也無法正常發揮作用。
錯誤八：重型電池仍只靠紙箱底部承重
大型鋰電池應考慮底座、棧板及固定帶，避免箱底破裂。
十五、鋰電池抗衝擊內襯設計流程
第一步：蒐集產品資料
確認：
- 尺寸
- 重量
- 重心
- 外殼材質
- 端子位置
- BMS位置
- 脆弱零件
- 可承重位置
- UN編號
- 運輸方式
第二步：決定固定方式
選擇：
- 六面包覆
- 上下框架
- 四角護墊
- ㄇ型結構
- 井字格位
- 底座固定
- 棧板固定
第三步：選擇緩衝材料
依重量及精密度選擇：
- EPE
- EVA
- 瓦楞紙
- 蜂巢紙
- PU發泡
- 複合式內襯
第四步：設計承重區與避空區
內襯接觸高強度外殼，避開端子、接頭及脆弱零件。
第五步：製作樣品
使用實際產品或等效配重確認裝卸、固定及材料壓縮狀況。
第六步：進行落摔、振動及堆疊測試
依測試結果調整內襯厚度、密度、接觸面積及外箱強度。
十六、結論：真正的抗衝擊內襯要能吸收能量
鋰電池內襯不是越硬、越厚或塞得越緊越安全。
真正有效的抗衝擊設計應做到：
利用六面限位防止電池移動，以足夠的緩衝行程吸收跌落能量，再將堆疊壓力導向電池的結構承重區。
對於中大型鋰電池，建議採用EPE、EVA、瓦楞紙、蜂巢紙及底座的複合式設計，不能只依靠單一泡棉材料。
內襯完成後，仍應透過跌落、振動及堆疊測試確認。只有實際測試通過，才能判斷內襯密度、厚度與結構是否適合該款鋰電池。