慧正資訊：在新能源汽車領(lǐng)域，電池安全一直是關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著電池能量密度的不斷提高，熱失控這一安全隱患愈發(fā)引起重視。而氣凝膠技術(shù)作為新型的隔熱和阻燃材料，正在被廣泛應(yīng)用于解決這一問題。本文將梳理氣凝膠在新能源汽車電池中的應(yīng)用案例，并深入探討其對(duì)電池安全和穩(wěn)定性的影響。

首先，讓我們了解一下氣凝膠的特性。氣凝膠是一種輕質(zhì)、多孔的固體材料，因其內(nèi)部充滿了納米級(jí)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(fēng)險(xiǎn)。此外，氣凝膠還具有輕量化的特點(diǎn)，對(duì)于提升電池性能和減輕車身重量具有重要意義。同時(shí)，氣凝膠技術(shù)的廣泛應(yīng)用為解決電池安全問題提供了新的思路。

寧德時(shí)代——麒麟電池

2022年6月，寧德時(shí)代發(fā)布了其最新的CTP電池——麒麟電池，這是其第三代產(chǎn)品。麒麟電池的設(shè)計(jì)具有開創(chuàng)性，它打破了傳統(tǒng)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，取消了橫縱梁、水冷板與隔熱墊原本各自獨(dú)立的設(shè)計(jì)。通過集成為多功能彈性夾層，電池系統(tǒng)的集成效率得到了顯著提高。

在熱管理方面，麒麟電池采用了電芯大面冷卻技術(shù)。這種技術(shù)使得電池的換熱面積大幅增加，擴(kuò)大了4倍，從而顯著提升了導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱性能提高了50%。這種改進(jìn)使得電池在運(yùn)行過程中能夠更有效地散發(fā)熱量，進(jìn)一步提高了電池的安全性和穩(wěn)定性。

此外，為了防止電池?zé)崾Э?，麒麟電池在電芯?cè)面采用了氣凝膠材料。這種材料具有優(yōu)異的隔熱性能，能夠有效降低熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高電池的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，氣凝膠的輕質(zhì)和阻燃特點(diǎn)也為電池的性能、安全性和輕量化提供了重要的保障。

在電子電氣方面，麒麟電池采用了創(chuàng)新的CCS設(shè)計(jì)。通過將FPC+NTC與鎳片焊接，連接到匯流排上，表面覆蓋了熱防護(hù)絕緣材料。電芯底部設(shè)置了泄壓閥，與結(jié)構(gòu)膠直接粘合，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(duì)面設(shè)置了泄壓排煙孔，電池包下殼外側(cè)和底部護(hù)板之間則布置了云母板，用于防止熱失控。

比亞迪——刀片電池

比亞迪在2020年推出了刀片電池產(chǎn)品，采用了磷酸鐵鋰電池技術(shù)。這款電池的形狀長而薄，猶如刀片，并且采用了無模組的設(shè)計(jì)，從而提高了電池的能量密度。在熱安全方面，刀片電池采用了磷酸鐵鋰材料，具有出色的熱穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步提高安全性，比亞迪還采用了氣凝膠、云母材料、陶瓷化硅橡膠等隔熱防火材料。

比亞迪計(jì)劃將氣凝膠的使用范圍從高端產(chǎn)品擴(kuò)展到全系。據(jù)了解，比亞迪使用氣凝膠來隔熱高鎳三元鋰電池的比例高達(dá)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，比亞迪有5-6家氣凝膠供應(yīng)商，供應(yīng)商的認(rèn)證周期為1-1.5年。

飛凡F7——三元鋰電池

飛凡品牌是上汽旗下的一個(gè)電動(dòng)汽車品牌，近期在2023年3月發(fā)布了新款車型飛凡F7。這款車搭載的電池系統(tǒng)由上汽時(shí)代（上汽+寧德）聯(lián)合提供，采用了高能量的三元鋰電池，容量分別為77度和90度。通過采用雙層CTP躺式電芯設(shè)計(jì)，飛凡F7實(shí)現(xiàn)了更高的能量密度和更長的續(xù)航里程。

值得一提的是，飛凡F7的電池還應(yīng)用了氣凝膠技術(shù)。氣凝膠是一種具有優(yōu)異隔熱性能的材料，被廣泛應(yīng)用于電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域。在飛凡F7的電池系統(tǒng)中，氣凝膠被填充在電芯之間，形成了一個(gè)高效的隔熱層。這一設(shè)計(jì)可以有效阻止電池溫度的傳導(dǎo)和火焰的蔓延，從而提高電池的安全性和穩(wěn)定性。

上汽集團(tuán)——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，并成功將其應(yīng)用于MG MULAN車型中，這款車型也因此被人們親切地稱為“木蘭”。值得一提的是，MULAN的“魔方”電池是由上汽和寧德時(shí)代共同研發(fā)的，其最大的創(chuàng)新之處在于采用了獨(dú)特的LBS躺式電芯設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)將原本豎立的電芯變?yōu)樘善剑胖糜趥?cè)面，從而減少了用于緩解電池膨脹的補(bǔ)償片和絕緣絕熱的氣凝膠的數(shù)量和用量。這一創(chuàng)新不僅降低了生產(chǎn)成本，還進(jìn)一步提高了電池的安全性和穩(wěn)定性。

嵐圖汽車——琥珀/云母電池

2021年9月，嵐圖汽車首次公開了其“琥珀”和“云母”電池技術(shù)，這些技術(shù)為電池安全提供了新的解決方案。這些電池采用了三維隔熱墻技術(shù)，通過在電池包內(nèi)填充特殊有機(jī)硅復(fù)合材料，形成了高效的隔熱阻燃絕緣層。這種材料結(jié)合了有機(jī)硅聚合物、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(gè)電芯單元都被這種材料像琥珀一樣緊密包裹，從而有效地阻止了熱傳導(dǎo)和火焰蔓延。

此外，嵐圖汽車的云母電池系統(tǒng)也值得一提。它被應(yīng)用于嵐圖FREE增程版車型中，通過在電池包內(nèi)加入層狀A(yù)l-Si云母和氣凝膠，電芯和云母、氣凝膠能夠像云母石一樣層疊堆積。這種設(shè)計(jì)不僅提高了電池的充放電效率，還增強(qiáng)了電池的安全性和穩(wěn)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于其超穩(wěn)電極界面、阻熱相變材料以及網(wǎng)狀納米隔熱材料等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用。

首先，超穩(wěn)電極界面通過應(yīng)用納米陶瓷材料、復(fù)合集流體材料、耐氧化阻燃劑等，提升了電極界面的韌性、抗壓性和抗燃性，從而提高了電池的穩(wěn)定性，降低了熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。阻熱相變材料是廣汽埃安與中國航天合作開發(fā)的創(chuàng)新材料，其相變潛熱相對(duì)常規(guī)材料提升了10倍。這種材料能夠在電池溫度升高時(shí)吸收熱量，從而降低電池的溫度，防止電池過熱。網(wǎng)狀納米隔熱材料是一種隔熱氣凝膠，其隔熱性能優(yōu)異，能夠有效地降低電池的溫度，提高電池的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，這種材料質(zhì)量輕、阻燃，對(duì)于提升電池的性能、安全性和輕量化方面都發(fā)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(fā)布了龍鱗甲電池，這款電池采用了短刀電芯底出防爆閥設(shè)計(jì)，能夠在電芯熱失控的情況下快速泄壓，將高溫噴發(fā)物排出，從而降低熱失控對(duì)電池安全的影響。此外，龍鱗甲電池還采用了“熱-電分離”設(shè)計(jì)，將熱失控泄壓區(qū)與電源傳送區(qū)各自獨(dú)立，降低熱失控時(shí)內(nèi)部高壓拉弧、打火的失效概率，進(jìn)一步提升了電池的安全性。

同時(shí)，龍鱗甲電池還采用了雙面冷卻設(shè)計(jì)，能夠有效地冷卻電芯熱量，換熱能力提升了70%，這有助于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(shí)現(xiàn)相鄰電芯無熱失控、氣凝膠層數(shù)大幅降低等優(yōu)勢，龍鱗甲電池在成本方面也有所降低。最新的成本核算顯示，單個(gè)電池包降本達(dá)到數(shù)千元，這有助于提高新能源汽車的性價(jià)比和市場競爭力。

華為——巨鯨“800V”高壓電池

在2023年12月，華為問界M9的發(fā)布引發(fā)了廣泛關(guān)注。這款車型在電池安全方面的設(shè)計(jì)尤為出色。它采用了五層熱安全防護(hù)設(shè)計(jì)，包括耐高溫云母板、絕緣云母紙、航空級(jí)隔熱氣凝膠、納米級(jí)陶瓷絕熱層和超薄液冷降溫系統(tǒng)。這些技術(shù)確保了電池在整個(gè)生命周期內(nèi)的熱電安全，有效防止熱失控的發(fā)生。

此外，問界M9還采用了全高壓熱失控不蔓延技術(shù)。在碰撞等極端場景下，高壓閃斷保險(xiǎn)開關(guān)能夠迅速切斷，防止電流對(duì)電池造成進(jìn)一步的損害。同時(shí)，11個(gè)防護(hù)腔體包裹著電池，為電池提供全面的保護(hù)，進(jìn)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(lǐng)域已有十年經(jīng)驗(yàn)，早在2014年，氣凝膠就首次應(yīng)用于克爾維特Stingray車型。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，通用汽車在2021年推出的奧特能電動(dòng)車平臺(tái)上進(jìn)一步擴(kuò)大了氣凝膠的應(yīng)用。

以2023年發(fā)布的銳歌為例，其搭載的三元鋰電池包內(nèi)采用了加厚設(shè)計(jì)的納米級(jí)航天材料氣凝膠。這款電池包包含180片氣凝膠，最高有效隔熱面積達(dá)到11.188平方米，是某些新勢力車型的十倍。此外，氣凝膠結(jié)構(gòu)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(jìn)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(tuán)自主研發(fā)的金磚電池正式量產(chǎn)下線，并首次搭載于極氪007車型發(fā)布。這款電池采用了橫置短刀磷酸鐵鋰電芯設(shè)計(jì)，一列包含96片電芯，兩列共計(jì)192片。其電芯倉體積利用率高達(dá)83.7%，展現(xiàn)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(jí)超薄熱阻隔材料——?dú)饽z。192片電芯之間的大面由190片防火隔熱氣凝膠隔開，這種設(shè)計(jì)可以有效地阻止熱量的傳遞和火焰的蔓延。如今，先進(jìn)的氣凝膠隔熱材料已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)在一面電芯熱失控溫度達(dá)到600℃的情況下，另一面的溫度僅約為100℃，顯著降低了熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。

小米汽車——SU7汽車電池

2023年12月，小米汽車正式發(fā)布，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。在電池技術(shù)方面，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(xiàn)。小米汽車的電池容量高達(dá)101kWh，支持800V超級(jí)快充技術(shù)。這意味著，僅需充電5分鐘，車輛的續(xù)航里程就能達(dá)到220km。在CLTC工況下，車輛的續(xù)航里程更是達(dá)到了驚人的800km。這樣的續(xù)航能力無疑為駕駛者提供了極大的便利。

為了確保電池的安全性和穩(wěn)定性，小米汽車的電池包具備行業(yè)頂級(jí)的散熱和隔熱能力。它擁有17層高壓絕緣防護(hù)和14層硬核物理防護(hù)，確保了電池在各種極端條件下的安全運(yùn)行。此外，小米汽車還定制了行業(yè)領(lǐng)先的主動(dòng)冷卻技術(shù)，雙大面冷卻面積達(dá)到7.8m²，是行業(yè)平均水平的4倍。這種高效的散熱設(shè)計(jì)有助于保持電池溫度的穩(wěn)定，延長電池的使用壽命。

值得一提的是，小米汽車的電芯側(cè)面填充了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?zé)崾Э?，進(jìn)一步提高了電池的安全性。當(dāng)然，這種優(yōu)質(zhì)的氣凝膠隔熱材料價(jià)格也相當(dāng)昂貴。