中国南京工业大学研发耐高温锂电池防火墙 助力电动汽车安全
2026-04-19 10:13
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维度网讯,南京工业大学的研究人员开发出一种基于硅气凝胶的锂电池绝缘材料,可耐受高达2372华氏度的高温。这种材料旨在防止热失控事件中锂离子电池间的热传递,热失控是电池内部温度急剧升高的关键失效模式。单个受损电池可能在数秒内达到极端温度,引发连锁反应并增加火灾风险。作为高温防火墙,气凝胶层有助于遏制热传播,为车载安全系统争取响应时间,同时不显著增加电池组重量,符合汽车制造商对高能量密度和长续航里程的需求。

测试显示,该材料具有出色的热隔离性能。在受控试验中,一块0.09英寸厚的气凝胶片在1832华氏度下暴露五分钟,表面温度保持在212华氏度以下,可维持热隔离长达两小时。早期的气凝胶解决方案通常工作温度约572华氏度,而新材料将耐受上限从约1202华氏度提高到2372华氏度,更贴近实际电池失效条件,增强了减缓热失控的能力。其核心是一种超轻纳米多孔结构,约99%为空气,固有地限制热传导。研究团队通过强化内部网络和优化催化剂条件,提高了热阻和坚固性。

为克服气凝胶的脆性,该材料被设计为具有机械柔性,可实现超过90%的弹性压缩,同时保持结构完整性,适应电池充放电循环中的膨胀和收缩。在制造方面,团队优化了超临界二氧化碳干燥工艺,通过溶剂回收使乙醇再利用率超过99.5%,降低了原材料成本一半以上,解决了大规模生产的障碍。这使得材料从实验阶段进展到工业规模生产,成为商业电池系统的可行选择。

目前,该材料已开始应用于商业电池系统,据报道被宁德时代、比亚迪、阳光电源和小米等公司采用。除了电动汽车,气凝胶绝缘还适用于航空航天和高温工业环境,其中热管理至关重要。这一突破正值电池行业创新浪潮,例如钠离子技术向低成本、长寿命方向发展,以及蜂巢能源大规模生产80千瓦时插电式混合动力电池。

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