在當(dāng)今快速發(fā)展的新能源領(lǐng)域，電池技術(shù)的每一次突破都預(yù)示著能源利用效率的顯著提升和環(huán)保理念的進一步落實。在眾多創(chuàng)新材料中，氣凝膠以其獨特的性能逐漸嶄露頭角，尤其在新能源電池領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。
氣凝膠，被譽為“冷凍煙霧”或“固態(tài)煙”，是一種具有極低密度、高孔隙率、優(yōu)異隔熱性能和良好機械穩(wěn)定性的新型納米多孔材料。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由大量納米尺度的骨架和孔隙組成，使得氣凝膠在保持高強度的同時，擁有極低的導(dǎo)熱系數(shù)和優(yōu)異的隔熱性能。這些特性使得氣凝膠在航空航天、建筑保溫、冷鏈物流等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而在新能源電池領(lǐng)域，氣凝膠的獨特性能更是為電池性能的提升開辟了新的可能。
氣凝膠在新能源電池領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1. 電池隔熱與安全防護
氣凝膠具有超低的導(dǎo)熱系數(shù)（0.012~0.024 W/(m·K)）和優(yōu)異的隔熱性能，能夠有效阻斷電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量傳遞，防止熱失控的蔓延。例如，在電芯之間、模組之間以及電池箱與乘客艙之間設(shè)置氣凝膠隔熱層，可以顯著降低熱失控的風(fēng)險。此外，氣凝膠還具備A級防火性能，可在高溫環(huán)境下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止火災(zāi)蔓延。
2. 提高電池包能量密度
氣凝膠材料不僅隔熱效果顯著，而且重量輕、厚度薄。使用氣凝膠可以在保證隔熱性能的同時減少材料用量，從而提高電池包的整體能量密度。例如，纖維增強氣凝膠復(fù)合材料的厚度僅為傳統(tǒng)隔熱材料的五分之一，這為電池包的設(shè)計提供了更大的空間，有助于提升電動汽車的續(xù)航里程。
3. 低溫環(huán)境下的保溫
在低溫環(huán)境下，鋰電池的性能會顯著下降。氣凝膠的隔熱性能可以有效解決磷酸鐵鋰電池在低溫環(huán)境下的保溫問題，確保電池在寒冷天氣中仍能正常充放電，從而提高電動汽車的適用性和可靠性。
4. 優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)
氣凝膠在電池結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化中也發(fā)揮了重要作用。例如，嵐圖云母電池采用了底部大片水冷板配合三維隔熱墻/云母+氣凝膠，提高了冷卻效率和熱穩(wěn)定性。比亞迪刀片電池則在頂部設(shè)置了氣凝膠和陶瓷化硅橡膠，以增強散熱和隔熱性能。
5. 復(fù)合材料應(yīng)用
為了充分發(fā)揮氣凝膠的優(yōu)勢，研究人員常常將其與其他材料復(fù)合使用。例如，氣凝膠與玻璃纖維、陶瓷纖維等基材復(fù)合，能夠保留氣凝膠輕質(zhì)、隔熱等特性，同時賦予其柔性與韌性。這種復(fù)合材料在動力電池?zé)岱雷o領(lǐng)域表現(xiàn)出色，例如AWLiB AEG1000安翼氣凝膠是用特種纖維棉和多孔陶瓷材料,采用全級配梯度復(fù)配技術(shù)的專有配方，并結(jié)合氣凝膠原位生成的技術(shù)制造而成，產(chǎn)品具有優(yōu)異的隔熱效果和耐高溫抗燒穿的特性,并且可以防止熱失控高溫噴射物的擊穿,給電芯和電池包更好的保護。
6. 提升電池?zé)岱€(wěn)定性
氣凝膠復(fù)合材料能夠有效降低電池在充放電過程中的溫度，預(yù)防過熱現(xiàn)象，從而延長電池的使用壽命并提升其安全性。此外，氣凝膠復(fù)合材料還具備良好的機械性能，能夠承受電池在使用過程中可能遭受的振動和沖擊，確保電池組的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
隨著新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，氣凝膠作為一種具有獨特性能的新型材料，其在新能源電池領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和成本優(yōu)化，氣凝膠有望成為推動新能源電池技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級的重要力量，為構(gòu)建綠色、低碳、可持續(xù)的能源體系貢獻力量。
2025-02-11
