近期雖然汽車(chē)市場(chǎng)比較低迷，但是氣凝膠在電池中的應(yīng)用卻持續(xù)升溫，氣凝膠是什么，它有什么特性？氣凝膠隔熱墊是如何生產(chǎn)出來(lái)和使用的？

（一）什么是氣凝膠

1931年，美國(guó)泛太平洋大學(xué)的S.Kistler 教授與人打賭，用水玻璃為原料，通過(guò)乙醇超臨界干燥，制備出了最早的氣凝膠。

因95%以上的體積是空氣，被稱(chēng)作“冷凍的煙”，是最輕的固體，也是最接近真空態(tài)的最低導(dǎo)熱系數(shù)的絕熱材料。

氣凝膠是一種具有納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、并在孔隙中充滿(mǎn)氣態(tài)分散介質(zhì)的固體材料，是 世界上最輕的固體。由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，氣凝膠在熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域都展示出優(yōu)異的性能。

氣凝膠的是一個(gè)廣義概念，元素周期表上幾乎所有元素的單質(zhì)或化合物都能通過(guò)溶膠-凝膠法制備成氣凝膠。有些氣凝膠是有機(jī)物，如纖維素氣凝膠、聚酰亞胺氣凝膠、酚醛氣凝膠等；有些氣凝膠是無(wú)機(jī)物，無(wú)機(jī)氣凝膠中有的是單質(zhì)氣凝膠，如純碳?xì)饽z，很多是化合物氣凝膠，如SiO?氣凝膠、TiO?氣凝膠、ZrO?氣凝膠、Al?O?氣凝膠、WO?氣凝膠、 SiC氣凝膠等。根據(jù)應(yīng)用的需要，可以將多種不同種類(lèi)的氣凝膠進(jìn)行雜化，如SiO?和Al?O?雜化的耐高溫的氣凝膠、有機(jī)物與SiO?雜化的增強(qiáng)型氣凝膠等。

（二）特性

氣凝膠隔熱原理為：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射三個(gè)方面分別可達(dá)到“無(wú)窮長(zhǎng)路徑”效應(yīng)、“零對(duì)流”效應(yīng)、“無(wú)窮多遮熱板” 效應(yīng)。

阻隔熱傳導(dǎo)：

納米級(jí)顆粒間的接觸面積極小、傳熱面積小；

熱量在納米顆粒間傳導(dǎo)路徑理論上無(wú)限長(zhǎng)，熱傳導(dǎo)率低。

限制熱對(duì)流：

靜止空氣常溫?zé)徇\(yùn)動(dòng)平均自由程69納米，氣凝膠平均孔徑都小于60納米，空氣分子被鎖住而不能進(jìn)行對(duì)流傳熱。

降低熱輻射：

氣凝膠納米材料配合紅外遮光劑，可以有效遮蔽并反射紅外熱輻射，避免以熱輻射形式散失熱量。

氣凝膠優(yōu)秀特性為：具有極低的導(dǎo)熱率，隔熱，輕薄，優(yōu)秀的防火、疏水、抗拉抗壓性能

廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē)、國(guó)防軍工、城市熱力管網(wǎng)、建筑節(jié)能、石油化工、工業(yè)窯爐等各領(lǐng)域。

（三）生產(chǎn)工藝

在新能源電池中使用的氣凝膠是以正硅酸乙酯為硅源、通過(guò)溶膠—凝膠法制備，讓溶膠小顆粒形成高分子的空間網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)老化形成為納米多孔結(jié)構(gòu)、經(jīng)化學(xué)改性可做到全方位疏水，再用二氧化碳超臨界干燥將空間空間結(jié)構(gòu)內(nèi)的液體置換成氣體，這種容納空氣的多孔結(jié)構(gòu)就是無(wú)機(jī)的二氧化硅氣凝膠。氣凝膠絕熱制品的常溫導(dǎo)熱系數(shù)低于 0.018 W/(M·K)，有優(yōu)異的高溫絕熱性能。

目前主要的纖維基材是陶瓷纖維、玻璃纖維，預(yù)氧絲（黑色）

陶瓷纖維基材氣凝膠隔熱墊（耐溫1050℃）

以陶瓷纖維為基材的SiO2,氣凝膠復(fù)合材料通過(guò)嵌入硅膠框覆膜加工工藝而成。

預(yù)氧絲基材氣凝膠隔熱墊（耐溫450℃）

以預(yù)氧絲為基材的SiO2氣凝膠復(fù)合材料。通過(guò)嵌入硅膠框覆膜加工工藝而成。也可噴涂阻燃膠粘劑直接應(yīng)用。

玻璃纖維基材氣凝膠隔熱墊（耐溫650℃）

以玻璃纖維為基材的SiO2,氣凝膠復(fù)合材料通過(guò)嵌入硅膠框覆膜加工工藝而成。

氣凝膠隔熱墊工藝流程

（四）隔熱墊在電池包應(yīng)用

為抑制電池?zé)崧佣嘁越?jīng)過(guò)加工封裝的氣凝膠氈制成氣凝膠墊安裝分布于電芯之間。當(dāng)動(dòng)力電池發(fā)生內(nèi)部或外部短路后，短時(shí)間內(nèi)電池釋放出大量熱量，溫度急劇升高，導(dǎo)致熱失控，通過(guò)熱擴(kuò)散，單個(gè)熱失控電池通過(guò)熱傳導(dǎo)和火焰引發(fā)臨近的電池發(fā)生熱失控，導(dǎo)致整個(gè)電池模組/電池包發(fā)生熱失控，從而引發(fā)新能源汽車(chē)起火爆炸等安全事件。這就好比在茂密的森林之中，如果一顆樹(shù)木被引燃，會(huì)逐漸蔓延起來(lái)，形成大范圍的森林火災(zāi)。

通過(guò)在電池組間加裝氣凝膠隔熱墊，在電芯出現(xiàn)熱失控的情況下可有效抑制熱擴(kuò)散，延緩事故發(fā)生。另一方面，氣凝膠隔熱墊具有導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫效果好、A級(jí)防火、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，應(yīng)用于電池包保溫，在保證電池低溫環(huán)境下的使用性能的同時(shí)，能為空間有限的電池包節(jié)省更多寶貴空間。

（五）應(yīng)用案例

（六）相關(guān)企業(yè)

國(guó)內(nèi)的氣凝膠原料企業(yè)

航天規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

廣東埃力生科技股份有限公司

納諾科技有限公司

鞏義市泛銳熠輝復(fù)合材料有限公司

河南愛(ài)彼愛(ài)和新材料有限公司

浙江巖谷科技有限公司

貴州航天烏江機(jī)電設(shè)備有限責(zé)任公司

江蘇珈云新材料科技股份有限公司

深圳中凝科技有限公司

航天海鷹（鎮(zhèn)江）特種材料有限公司

弘大科技（北京）股份公司

山西華陽(yáng)新材料股份有限公司（600281）

江蘇泛亞微透科技股份有限公司（688386）

常州優(yōu)納新材料科技有限公司

湖北江瀚新材料股份有限公司（603281）

湖北興瑞硅材料有限公司

中化華陸新材料有限公司

江西安德力高新科技有限公司（605366）

江西宏柏新材料股份有限公司

廈門(mén)納美特新材料科技有限公司

更多…….

氣凝膠隔熱墊封裝企業(yè)：

東莞硅翔絕緣材料有限公司

深圳博碩科技股份有限公司

河南愛(ài)彼愛(ài)和新材料有限公司

浙江巖谷科技有限公司

廈門(mén)力富電子有限公司（錦富技術(shù)）

成都市乾碩科技有限公司

納諾科技有限公司

廣東德鎰盟新材料有限公司

廣州綠原環(huán)保材料有限公司

上海伊索熱能技術(shù)股份有限公司

武漢中科先進(jìn)材料科技有限公司

蘇州費(fèi)特樂(lè)思科技有限公司

鄭州倍耐防護(hù)材料有限公司

蘇州堪能電子科技有限公司

蘇州玖闊電子科技有限公司

昆山國(guó)泰機(jī)電科技有限公司

昆山宇鴻祥電子材料科技有限公司

常州威斯雙聯(lián)科技有限公司

蘇州業(yè)華電子科技有限公司

蘇州瀚銘電子材料有限公司

蘇州加藤精密電子有限公司

昆山達(dá)富久新材料科技有限公司

上海高觀達(dá)材料科技有限公司

威赫熱能技術(shù)（上海）有限公司

悠通（上海）新材料科技有限公司

中科潤(rùn)資科技股份有限公司

廣東領(lǐng)益智造股份有限公司

深圳市智動(dòng)力精密技術(shù)股份有限公司

廣州潔諾凈化設(shè)備有限公司

捷邦精密科技股份有限公司

賽維精密科技廣東有限公司

東莞六淳智能科技股份有限公司

廣州市三泰汽車(chē)內(nèi)飾材料有限公司

深圳市駿鼎達(dá)新材料股份有限公司

惠州震坤全新材料科技有限公司

廣東九佛新材料科技有限公司

東莞市佳信新材料有限公司

更多…….

?

氣凝膠隔熱墊封裝設(shè)備企業(yè)：

深圳市鑫臺(tái)銘智能裝備股份有限公司

深圳市英聯(lián)達(dá)自動(dòng)化裝備有限公司

東莞市唯德自動(dòng)化設(shè)備科技有限公司

東莞力超精密機(jī)械有限公司

東莞市新橋聯(lián)復(fù)合材料科技有限公司

普天達(dá)新能源裝備（深圳）有限公司

廣東秦泰盛智能化科技有限公司

更多…….

?

參考資料：

鉑韜新材-新能源電池用氣凝膠隔熱片

德鎰盟 DEM 新能源汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)品解決方案

航天規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán) 氣凝膠宣傳冊(cè)

氣凝膠分會(huì) 畢劍挺氣凝膠絕熱防護(hù)材料在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展

上海伊索-氣凝膠產(chǎn)品介紹（新能源）

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦氣凝膠論壇）：氣凝膠是什么？—麒麟電池、刀片電池都在用