近期雖然汽車市場比較低迷，但是氣凝膠在電池中的應用卻持續升溫，氣凝膠是什么，它有什么特性？氣凝膠隔熱墊是如何生產出來和使用的？

（一）什么是氣凝膠

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

因95%以上的體積是空氣，被稱作“冷凍的煙”，是最輕的固體，也是最接近真空態的最低導熱系數的絕熱材料。

氣凝膠是一種具有納米多孔網絡結構、并在孔隙中充滿氣態分散介質的固體材料，是 世界上最輕的固體。由于獨特的結構，氣凝膠在熱學、聲學、光學、電學、力學等多個領域都展示出優異的性能。

氣凝膠的是一個廣義概念，元素周期表上幾乎所有元素的單質或化合物都能通過溶膠-凝膠法制備成氣凝膠。有些氣凝膠是有機物，如纖維素氣凝膠、聚酰亞胺氣凝膠、酚醛氣凝膠等；有些氣凝膠是無機物，無機氣凝膠中有的是單質氣凝膠，如純碳氣凝膠，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。根據應用的需要，可以將多種不同種類的氣凝膠進行雜化，如SiO?和Al?O?雜化的耐高溫的氣凝膠、有機物與SiO?雜化的增強型氣凝膠等。

（二）特性

氣凝膠隔熱原理為：熱傳導、熱對流、熱輻射三個方面分別可達到“無窮長路徑”效應、“零對流”效應、“無窮多遮熱板” 效應。

阻隔熱傳導：

納米級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路徑理論上無限長，熱傳導率低。

限制熱對流：

靜止空氣常溫熱運動平均自由程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行對流傳熱。

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。

氣凝膠優秀特性為：具有極低的導熱率，隔熱，輕薄，優秀的防火、疏水、抗拉抗壓性能

廣泛應用于新能源汽車、國防軍工、城市熱力管網、建筑節能、石油化工、工業窯爐等各領域。

（三）生產工藝

在新能源電池中使用的氣凝膠是以正硅酸乙酯為硅源、通過溶膠—凝膠法制備，讓溶膠小顆粒形成高分子的空間網絡狀結構，通過老化形成為納米多孔結構、經化學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構內的液體置換成氣體，這種容納空氣的多孔結構就是無機的二氧化硅氣凝膠。氣凝膠絕熱制品的常溫導熱系數低于 0.018 W/(M·K)，有優異的高溫絕熱性能。

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,氣凝膠復合材料通過嵌入硅膠框覆膜加工工藝而成。

預氧絲基材氣凝膠隔熱墊（耐溫450℃）

以預氧絲為基材的SiO2氣凝膠復合材料。通過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,氣凝膠復合材料通過嵌入硅膠框覆膜加工工藝而成。

氣凝膠隔熱墊工藝流程

（四）隔熱墊在電池包應用

為抑制電池熱蔓延多以經過加工封裝的氣凝膠氈制成氣凝膠墊安裝分布于電芯之間。當動力電池發生內部或外部短路后，短時間內電池釋放出大量熱量，溫度急劇升高，導致熱失控，通過熱擴散，單個熱失控電池通過熱傳導和火焰引發臨近的電池發生熱失控，導致整個電池模組/電池包發生熱失控，從而引發新能源汽車起火爆炸等安全事件。這就好比在茂密的森林之中，如果一顆樹木被引燃，會逐漸蔓延起來，形成大范圍的森林火災。

通過在電池組間加裝氣凝膠隔熱墊，在電芯出現熱失控的情況下可有效抑制熱擴散，延緩事故發生。另一方面，氣凝膠隔熱墊具有導熱系數低、保溫效果好、A級防火、質量輕等特點，應用于電池包保溫，在保證電池低溫環境下的使用性能的同時，能為空間有限的電池包節省更多寶貴空間。

（五）應用案例

（六）相關企業

國內的氣凝膠原料企業

航天規劃設計集團有限公司

廣東埃力生科技股份有限公司

納諾科技有限公司

鞏義市泛銳熠輝復合材料有限公司

河南愛彼愛和新材料有限公司

浙江巖谷科技有限公司

貴州航天烏江機電設備有限責任公司

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（鎮江）特種材料有限公司

弘大科技（北京）股份公司

山西華陽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

廈門納美特新材料科技有限公司

更多…….

氣凝膠隔熱墊封裝企業：

東莞硅翔絕緣材料有限公司

深圳博碩科技股份有限公司

河南愛彼愛和新材料有限公司

浙江巖谷科技有限公司

廈門力富電子有限公司（錦富技術）

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

廣州綠原環保材料有限公司

上海伊索熱能技術股份有限公司

武漢中科先進材料科技有限公司

蘇州費特樂思科技有限公司

鄭州倍耐防護材料有限公司

蘇州堪能電子科技有限公司

蘇州玖闊電子科技有限公司

昆山國泰機電科技有限公司

昆山宇鴻祥電子材料科技有限公司

常州威斯雙聯科技有限公司

蘇州業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

昆山達富久新材料科技有限公司

上海高觀達材料科技有限公司

威赫熱能技術（上海）有限公司

悠通（上海）新材料科技有限公司

中科潤資科技股份有限公司

廣東領益智造股份有限公司

深圳市智動力精密技術股份有限公司

廣州潔諾凈化設備有限公司

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

廣州市三泰汽車內飾材料有限公司

深圳市駿鼎達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備企業：

深圳市鑫臺銘智能裝備股份有限公司

深圳市英聯達自動化裝備有限公司

東莞市唯德自動化設備科技有限公司

東莞力超精密機械有限公司

東莞市新橋聯復合材料科技有限公司

普天達新能源裝備（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 新能源汽車動力電池產品解決方案

航天規劃設計集團 氣凝膠宣傳冊

氣凝膠分會 畢劍挺氣凝膠絕熱防護材料在動力電池領域的應用和發展

上海伊索-氣凝膠產品介紹（新能源）

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