维度网讯，中国石油大学（北京）与中国安全生产科学研究院的研究人员开发出一种梯度层压可陶瓷化硅橡胶泡沫复合材料，可在锂离子电池储能系统热失控时有效阻止级联失效。该材料通过多尺度填料体系在高温下生成致密陶瓷屏障，同时抵抗高温高压气体射流的冲击。

热失控传播是公用事业规模锂离子电池储能系统的主要安全隐患。热失控过程中喷出的气体射流核心温度可达800°C至1,200°C，喷射速度超过200米/秒。传统被动隔热材料在此条件下容易失效，其中有机泡沫在300°C以上坍塌，无机纤维材料在高速射流冲击下解体。

研究团队开发的复合材料采用聚二甲基硅氧烷泡沫作为基体，嵌入玻璃纤维织物骨架，并添加包含聚磷酸铵、硼酸锌、高岭土和二氧化硅气凝胶的多尺度填料体系。在正常工作条件下，该材料保持柔韧弹性，可在-40°C至300°C范围内保持机械性能稳定，经1,000次压缩循环后仍保留93%的残余应力。暴露于火焰时，填料启动多步陶瓷化过程：阻燃剂释放惰性气体并促进成炭，高岭土和二氧化硅气凝胶在600°C以上发生液相烧结，生成致密陶瓷屏障。即使泡沫表面受损，嵌入的玻璃纤维织物仍能抵抗高压气体射流的穿孔。

在锥形量热测试中，与普通硅橡胶泡沫相比，该复合材料总热释放降低54.4%，产烟量降低87.9%。在约1,100°C的丁烷火焰下，材料保持结构完整超过30分钟，背面温度稳定在97.1°C。测得导热系数为0.046 W/(m·K)，比未改性硅橡胶泡沫低约50%。该材料的极限氧指数达33.5%，并通过UL-94 V-0阻燃等级。

电池模组性能评估采用三个商业化37 Ah方形电池在受控三电池配置下进行。无隔热时，从首个电池进入热失控起，全部三个电池在数秒内完全传播。使用3 mm常规硅橡胶泡沫时，传播被延迟但未能阻止。使用3 mm可陶瓷化复合材料时，热失控被限制在引发电池内，相邻电池正面温度达到167.1°C但未超过失控阈值。

可陶瓷化复合材料测试中的总质量损失为255.4克，而常规硅橡胶泡沫测试为796.3克，与单电池受限结果一致。在同一研究团队进行的独立对比测试中，使用商用气凝胶毡也实现了单电池限制，但相邻电池正面温度略高，为181.1°C。研究论文指出，该复合材料3 mm的厚度保持了电池模组的体积能量密度，其制造工艺与工业卷对卷生产兼容。

该研究发表于学术期刊Nano-Micro Letters，论文标题为《通过梯度层压可陶瓷化硅橡胶泡沫构建本质安全锂离子电池储能系统》（Constructing Intrinsically Safe Lithium-Ion Battery Energy Storage via Gradient-Laminated Ceramifiable Silicone Foams）。研究由中国安全生产科学研究院的Congling Shi教授与中国石油大学（北京）的Laibin Zhang教授领导，共同作者包括Shuilai Qiu和Jingyao Xu。

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