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慧正資訊：在新能源汽車領域，電池安全一直是關注的焦點。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。而氣凝膠技術作為新型的隔熱和阻燃材料，正在被廣泛應用于解決這一問題。本文將梳理氣凝膠在新能源汽車電池中的應用案例，并深入探討其對電池安全和穩定性的影響。
首先，讓我們了解一下氣凝膠的特性。氣凝膠是一種輕質、多孔的固體材料，因其內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，對于提升電池性能和減輕車身重量具有重要意義。同時，氣凝膠技術的廣泛應用為解決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，這是其第三代產品。麒麟電池的設計具有開創性，它打破了傳統電池內部結構的限制，取消了橫縱梁、水冷板與隔熱墊原本各自獨立的設計。通過集成為多功能彈性夾層，電池系統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。這種技術使得電池的換熱面積大幅增加，擴大了4倍，從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，為了防止電池熱失控，麒麟電池在電芯側面采用了氣凝膠材料。這種材料具有優異的隔熱性能，能夠有效降低熱失控的風險，從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，麒麟電池采用了創新的CCS設計。通過將FPC+NTC與鎳片焊接，連接到匯流排上，表面覆蓋了熱防護絕緣材料。電芯底部設置了泄壓閥，與結構膠直接粘合，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。泄壓閥的正對面設置了泄壓排煙孔，電池包下殼外側和底部護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，并且采用了無模組的設計，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，具有出色的熱穩定性。為了進一步提高安全性，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。
比亞迪計劃將氣凝膠的使用范圍從高端產品擴展到全系。據了解，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家氣凝膠供應商，供應商的認證周期為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。這款車搭載的電池系統由上汽時代（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里程。
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異隔熱性能的材料，被廣泛應用于電池熱管理領域。在飛凡F7的電池系統中，氣凝膠被填充在電芯之間，形成了一個高效的隔熱層。這一設計可以有效阻止電池溫度的傳導和火焰的蔓延，從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，并成功將其應用于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代共同研發的，其最大的創新之處在于采用了獨特的LBS躺式電芯設計。這種設計將原本豎立的電芯變為躺平，放置于側面，從而減少了用于緩解電池膨脹的補償片和絕緣絕熱的氣凝膠的數量和用量。這一創新不僅降低了生產成本，還進一步提高了電池的安全性和穩定性。
嵐圖汽車——琥珀/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，這些技術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，通過在電池包內填充特殊有機硅復合材料，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和火焰蔓延。
此外，嵐圖汽車的云母電池系統也值得一提。它被應用于嵐圖FREE增程版車型中，通過在電池包內加入層狀Al-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。這種設計不僅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于其超穩電極界面、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，超穩電極界面通過應用納米陶瓷材料、復合集流體材料、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定性，降低了熱失控的風險。阻熱相變材料是廣汽埃安與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，對于提升電池的性能、安全性和輕量化方面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，將熱失控泄壓區與電源傳送區各自獨立，降低熱失控時內部高壓拉弧、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面冷卻設計，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，憑借實現相鄰電芯無熱失控、氣凝膠層數大幅降低等優勢，龍鱗甲電池在成本方面也有所降低。最新的成本核算顯示，單個電池包降本達到數千元，這有助于提高新能源汽車的性價比和市場競爭力。
華為——巨鯨“800V”高壓電池
在2023年12月，華為問界M9的發布引發了廣泛關注。這款車型在電池安全方面的設計尤為出色。它采用了五層熱安全防護設計，包括耐高溫云母板、絕緣云母紙、航空級隔熱氣凝膠、納米級陶瓷絕熱層和超薄液冷降溫系統。這些技術確保了電池在整個生命周期內的熱電安全，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個防護腔體包裹著電池，為電池提供全面的保護，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，氣凝膠就首次應用于克爾維特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臺上進一步擴大了氣凝膠的應用。
以2023年發布的銳歌為例，其搭載的三元鋰電池包內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，最高有效隔熱面積達到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下線，并首次搭載于極氪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，兩列共計192片。其電芯倉體積利用率高達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片電芯之間的大面由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面電芯熱失控溫度達到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。在電池技術方面，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。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，僅需充電5分鐘，車輛的續航里程就能達到220km。在CLTC工況下，車輛的續航里程更是達到了驚人的800km。這樣的續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定性，小米汽車的電池包具備行業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，小米汽車還定制了行業領先的主動冷卻技術，雙大面冷卻面積達到7.8m²，是行業平均水平的4倍。這種高效的散熱設計有助于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熱失控，進一步提高了電池的安全性。當然，這種優質的氣凝膠隔熱材料價格也相當昂貴。
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