新能源汽車電池安全的新挑戰與氣凝膠技術的解決方案

星空体育app在线登录入口：在新能源汽車領域，電池安全一直是關(guan) 注的焦點。隨著電池能量密度的不斷提高，熱失控這一安全隱患愈發引起重視。而氣凝膠技術作為(wei) 新型的隔熱和阻燃材料，正在被廣泛應用於(yu) 解決(jue) 這一問題。本文將梳理氣凝膠在新能源汽車電池中的應用案例，並深入探討其對電池安全和穩定性的影響。

首先，讓我們(men) 了解一下氣凝膠的特性。氣凝膠是一種輕質、多孔的固體(ti) 材料，因其內(nei) 部充滿了納米級的氣孔而得名。這些氣孔使得氣凝膠具有極佳的隔熱性能和阻燃性，能有效降低熱失控的風險。此外，氣凝膠還具有輕量化的特點，對於(yu) 提升電池性能和減輕車身重量具有重要意義(yi) 。同時，氣凝膠技術的廣泛應用為(wei) 解決(jue) 電池安全問題提供了新的思路。

寧德時代——麒麟電池

2022年6月，寧德時代發布了其最新的CTP電池——麒麟電池，這是其第三代產(chan) 品。麒麟電池的設計具有開創性，它打破了傳(chuan) 統電池內(nei) 部結構的限製，取消了橫縱梁、水冷板與(yu) 隔熱墊原本各自獨立的設計。通過集成為(wei) 多功能彈性夾層，電池係統的集成效率得到了顯著提高。

在熱管理方麵，麒麟電池采用了電芯大麵冷卻技術。這種技術使得電池的換熱麵積大幅增加，擴大了4倍，從(cong) 而顯著提升了導熱性能，導熱性能提高了50%。這種改進使得電池在運行過程中能夠更有效地散發熱量，進一步提高了電池的安全性和穩定性。

此外，為(wei) 了防止電池熱失控，麒麟電池在電芯側(ce) 麵采用了氣凝膠材料。這種材料具有優(you) 異的隔熱性能，能夠有效降低熱失控的風險，從(cong) 而提高電池的安全性和穩定性。同時，氣凝膠的輕質和阻燃特點也為(wei) 電池的性能、安全性和輕量化提供了重要的保障。

在電子電氣方麵，麒麟電池采用了創新的CCS設計。通過將FPC+NTC與(yu) 鎳片焊接，連接到匯流排上，表麵覆蓋了熱防護絕緣材料。電芯底部設置了泄壓閥，與(yu) 結構膠直接粘合，增強了結構強度。此外，電芯之間的微連接處放置了氣凝膠，阻止了熱失控通道。泄壓閥的正對麵設置了泄壓排煙孔，電池包下殼外側(ce) 和底部護板之間則布置了雲(yun) 母板，用於(yu) 防止熱失控。

比亞(ya) 迪——刀片電池

比亞(ya) 迪在2020年推出了刀片電池產(chan) 品，采用了磷酸鐵鋰電池技術。這款電池的形狀長而薄，猶如刀片，並且采用了無模組的設計，從(cong) 而提高了電池的能量密度。在熱安全方麵，刀片電池采用了磷酸鐵鋰材料，具有出色的熱穩定性。為(wei) 了進一步提高安全性，比亞(ya) 迪還采用了氣凝膠、雲(yun) 母材料、陶瓷化矽橡膠等隔熱防火材料。

比亞(ya) 迪計劃將氣凝膠的使用範圍從(cong) 高端產(chan) 品擴展到全係。據了解，比亞(ya) 迪使用氣凝膠來隔熱高鎳三元鋰電池的比例高達70%，而在磷酸鐵鋰電池中使用氣凝膠的比例則較低，不到10%。目前，比亞(ya) 迪有5-6家氣凝膠供應商，供應商的認證周期為(wei) 1-1.5年。

飛凡F7——三元鋰電池

飛凡品牌是上汽旗下的一個(ge) 電動汽車品牌，近期在2023年3月發布了新款車型飛凡F7。這款車搭載的電池係統由上汽時代（上汽+寧德）聯合提供，采用了高能量的三元鋰電池，容量分別為(wei) 77度和90度。通過采用雙層CTP躺式電芯設計，飛凡F7實現了更高的能量密度和更長的續航裏程。

值得一提的是，飛凡F7的電池還應用了氣凝膠技術。氣凝膠是一種具有優(you) 異隔熱性能的材料，被廣泛應用於(yu) 電池熱管理領域。在飛凡F7的電池係統中，氣凝膠被填充在電芯之間，形成了一個(ge) 高效的隔熱層。這一設計可以有效阻止電池溫度的傳(chuan) 導和火焰的蔓延，從(cong) 而提高電池的安全性和穩定性。

上汽集團——魔方電池

2022年6月，上汽乘用車MG品牌推出了全新的電池包品牌——魔方電池，並成功將其應用於(yu) MG MULAN車型中，這款車型也因此被人們(men) 親(qin) 切地稱為(wei) “木蘭(lan) ”。值得一提的是，MULAN的“魔方”電池是由上汽和寧德時代共同研發的，其最大的創新之處在於(yu) 采用了獨特的LBS躺式電芯設計。這種設計將原本豎立的電芯變為(wei) 躺平，放置於(yu) 側(ce) 麵，從(cong) 而減少了用於(yu) 緩解電池膨脹的補償(chang) 片和絕緣絕熱的氣凝膠的數量和用量。這一創新不僅(jin) 降低了生產(chan) 成本，還進一步提高了電池的安全性和穩定性。

嵐圖汽車——琥珀/雲(yun) 母電池

2021年9月，嵐圖汽車首次公開了其“琥珀”和“雲(yun) 母”電池技術，這些技術為(wei) 電池安全提供了新的解決(jue) 方案。這些電池采用了三維隔熱牆技術，通過在電池包內(nei) 填充特殊有機矽複合材料，形成了高效的隔熱阻燃絕緣層。這種材料結合了有機矽聚合物、低密度隔熱材料和阻燃劑，可以在1000℃以上的高溫下工作。每個(ge) 電芯單元都被這種材料像琥珀一樣緊密包裹，從(cong) 而有效地阻止了熱傳(chuan) 導和火焰蔓延。

此外，嵐圖汽車的雲(yun) 母電池係統也值得一提。它被應用於(yu) 嵐圖FREE增程版車型中，通過在電池包內(nei) 加入層狀Al-Si雲(yun) 母和氣凝膠，電芯和雲(yun) 母、氣凝膠能夠像雲(yun) 母石一樣層疊堆積。這種設計不僅(jin) 提高了電池的充放電效率，還增強了電池的安全性和穩定性。

廣汽埃安——彈匣電池

廣汽埃安彈匣電池的安全性主要得益於(yu) 其超穩電極界麵、阻熱相變材料以及網狀納米隔熱材料等多項創新技術的應用。

首先，超穩電極界麵通過應用納米陶瓷材料、複合集流體(ti) 材料、耐氧化阻燃劑等，提升了電極界麵的韌性、抗壓性和抗燃性，從(cong) 而提高了電池的穩定性，降低了熱失控的風險。阻熱相變材料是廣汽埃安與(yu) 中國航天合作開發的創新材料，其相變潛熱相對常規材料提升了10倍。這種材料能夠在電池溫度升高時吸收熱量，從(cong) 而降低電池的溫度，防止電池過熱。網狀納米隔熱材料是一種隔熱氣凝膠，其隔熱性能優(you) 異，能夠有效地降低電池的溫度，提高電池的安全性和穩定性。同時，這種材料質量輕、阻燃，對於(yu) 提升電池的性能、安全性和輕量化方麵都發揮著重要的作用。

蜂巢能源——龍鱗甲電池

2022年12月，蜂巢能源發布了龍鱗甲電池，這款電池采用了短刀電芯底出防爆閥設計，能夠在電芯熱失控的情況下快速泄壓，將高溫噴發物排出，從(cong) 而降低熱失控對電池安全的影響。此外，龍鱗甲電池還采用了“熱-電分離”設計，將熱失控泄壓區與(yu) 電源傳(chuan) 送區各自獨立，降低熱失控時內(nei) 部高壓拉弧、打火的失效概率，進一步提升了電池的安全性。

同時，龍鱗甲電池還采用了雙麵冷卻設計，能夠有效地冷卻電芯熱量，換熱能力提升了70%，這有助於(yu) 提高電池的散熱性能和延長電池壽命。

蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新表示，憑借實現相鄰電芯無熱失控、氣凝膠層數大幅降低等優(you) 勢，龍鱗甲電池在成本方麵也有所降低。最新的成本核算顯示，單個(ge) 電池包降本達到數千元，這有助於(yu) 提高新能源汽車的性價(jia) 比和市場競爭(zheng) 力。

華為(wei) ——巨鯨“800V”高壓電池

在2023年12月，華為(wei) 問界M9的發布引發了廣泛關(guan) 注。這款車型在電池安全方麵的設計尤為(wei) 出色。它采用了五層熱安全防護設計，包括耐高溫雲(yun) 母板、絕緣雲(yun) 母紙、航空級隔熱氣凝膠、納米級陶瓷絕熱層和超薄液冷降溫係統。這些技術確保了電池在整個(ge) 生命周期內(nei) 的熱電安全，有效防止熱失控的發生。

此外，問界M9還采用了全高壓熱失控不蔓延技術。在碰撞等極端場景下，高壓閃斷保險開關(guan) 能夠迅速切斷，防止電流對電池造成進一步的損害。同時，11個(ge) 防護腔體(ti) 包裹著電池，為(wei) 電池提供全麵的保護，進一步提升電池的安全性。

通用汽車——奧特能智電

通用汽車在氣凝膠領域已有十年經驗，早在2014年，氣凝膠就首次應用於(yu) 克爾維特Stingray車型。隨著技術的不斷進步，通用汽車在2021年推出的奧特能電動車平台上進一步擴大了氣凝膠的應用。

以2023年發布的銳歌為(wei) 例，其搭載的三元鋰電池包內(nei) 采用了加厚設計的納米級航天材料氣凝膠。這款電池包包含180片氣凝膠，最高有效隔熱麵積達到11.188平方米，是某些新勢力車型的十倍。此外，氣凝膠結構在奧特能電池組中還起到了約束電芯膨脹收縮的作用，有效避免了過度壓縮和過度膨脹帶來的褶皺和析鋰問題，進一步提高了電池的安全性。

極氪——金磚電池

在2023年12月14日，吉利集團自主研發的金磚電池正式量產(chan) 下線，並首次搭載於(yu) 極氪007車型發布。這款電池采用了橫置短刀磷酸鐵鋰電芯設計，一列包含96片電芯，兩(liang) 列共計192片。其電芯倉(cang) 體(ti) 積利用率高達83.7%，展現了出色的空間利用率和能量密度。

金磚電池還采用了航空級超薄熱阻隔材料——氣凝膠。192片電芯之間的大麵由190片防火隔熱氣凝膠隔開，這種設計可以有效地阻止熱量的傳(chuan) 遞和火焰的蔓延。如今，先進的氣凝膠隔熱材料已經能夠實現在一麵電芯熱失控溫度達到600℃的情況下，另一麵的溫度僅(jin) 約為(wei) 100℃，顯著降低了熱失控的風險。

小米汽車——SU7汽車電池

2023年12月，小米汽車正式發布，目前已經實現小規模量產(chan) 。在電池技術方麵，小米汽車選擇了寧德的中鎳單晶麒麟電池，這款電池具有出色的性能表現。小米汽車的電池容量高達101kWh，支持800V超級快充技術。這意味著，僅(jin) 需充電5分鍾，車輛的續航裏程就能達到220km。在CLTC工況下，車輛的續航裏程更是達到了驚人的800km。這樣的續航能力無疑為(wei) 駕駛者提供了極大的便利。

為(wei) 了確保電池的安全性和穩定性，小米汽車的電池包具備行業(ye) 頂級的散熱和隔熱能力。它擁有17層高壓絕緣防護和14層硬核物理防護，確保了電池在各種極端條件下的安全運行。此外，小米汽車還定製了行業(ye) 領先的主動冷卻技術，雙大麵冷卻麵積達到7.8m²，是行業(ye) 平均水平的4倍。這種高效的散熱設計有助於(yu) 保持電池溫度的穩定，延長電池的使用壽命。

值得一提的是，小米汽車的電芯側(ce) 麵填充了165片氣凝膠隔熱材料。這種材料具有出色的隔熱性能，最高可抵抗1000℃的高溫。它的存在能夠有效地防止電池熱失控，進一步提高了電池的安全性。當然，這種優(you) 質的氣凝膠隔熱材料價(jia) 格也相當昂貴。