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2026-01-28

气凝胶在动力电池热防护领域的核心应用与行业趋势

2025 年新能源汽车市场延续高增长态势,全年产销量分别达到 1662.6 万辆和 1649 万辆,同比增幅分别为 29% 和 28.2%,国内新车市场中新能源车型占比已突破 50%,电动化时代已然全面到来。但随着市场规模扩大,动力电池热失控引发的安全隐患也愈发受关注 —— 电芯热失控后表面温度能飙升至 800℃以上,喷射火焰温度更是超过 1200℃,极易导致整个电池包连锁失控,引发火灾事故。在这样的背景下,高效可靠的热防护材料成为行业刚需,而气凝胶复合材料凭借自身突出性能,逐渐成为动力电池热防护的优选方案。

一、动力电池对隔热材料的核心诉求

动力电池的特殊工况,对隔热材料提出了明确且严苛的要求。首先得耐得住高温,长期使用温度不能低于 800℃,面对 1200℃的极端喷射火焰也得能短期承受;其次导热系数要足够低,毕竟电池能量密度越来越高,电芯间留给隔热层的空间十分有限,低导热才能在狭小空间内实现有效隔热;另外,电芯充放电过程中会反复膨胀收缩,这就要求隔热材料在 1MPa 压力下的形变率能超过 30%,同时还要有良好的回弹性和结构稳定性,不会因为电芯的形变而失效。

二、气凝胶复合材料的优势与市场应用

和传统的泡棉、高硅氧棉、超细玻璃棉等隔热材料比起来,纤维增强气凝胶复合材料(以 SiO₂气凝胶为基材,搭配无机纤维增强)的优势很明显。它的导热系数极低,比如玄武岩纤维增强型的气凝胶材料,常温导热系数仅 0.0161 W/(m・K),而且是 V0 级阻燃,使用温度范围广,更关键的是,达到同等隔热效果时,它的厚度只有传统材料的五分之一,完美适配动力电池的空间限制。
现在这种材料已经被众多头部车企认可并应用。小米 SU7 在电芯侧面填充了 165 片气凝胶隔热材料,能抵抗 1000℃高温,有效阻断热失控传播;华为巨鲸电池的 5 层热安全防护设计里,就包含了航空级纤维增强气凝胶隔热材料;宁德时代麒麟电池也用它来阻断电芯间的纵向传热;比亚迪早在 2022 年就透露,会把纤维增强气凝胶的应用从高端产品扩展到全系列高镍三元锂电池。

三、当前面临的技术难题与未来发展方向

虽然气凝胶复合材料在动力电池领域应用越来越广,但目前还存在一些亟待解决的技术问题。比如使用过程中容易出现掉粉现象,震动或压缩都会导致气凝胶颗粒脱落堆积,影响隔热性能的稳定性;而且隔热层在阻断热失控的同时,也可能削弱电池的散热效果,容易造成热量积累;另外,添加隔热垫会在一定程度上降低电池组的能量密度,如何平衡安全性和能量密度是行业需要考量的;还有生产端,目前多采用超临界干燥工艺,设备复杂、成本高,还存在高压安全风险。
后续行业会重点攻克这些难题。一方面会通过化学交联技术,增强纤维与气凝胶之间的结合力,解决掉粉问题;另一方面会优化材料的选型、厚度设计和布局方式,在保证隔热效果的同时,兼顾电池的散热需求和能量密度;生产工艺上也会寻求突破,比如改进超临界干燥设备和工艺,或者探索一步法常压干燥技术,以此来缩短生产周期、降低生产成本。

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