气凝胶在动力电池领域应用情况如何？

气凝胶应用于动力电池，极大提高隔热能力。

近年来，新能源车渗透率不断提升，核心动力电池包技术向追求极致能量密度 发展，但随之也带来安全性和可靠性要求的提升。动力电池包的工作温度范围一般 在+5℃至+40℃区间，其性能在该温度区间可以得到有效发挥；当动力电池包的工作 温度低于或高于区间温度时，动力电池包会寿命减损且不安全，其性能直接影响新 能源汽车的安全性和可靠性。

应用场景一：电池绝热。当前新能源车遇到的安全问题主要来自于电池的热失控风险，尤其对于三元锂 电池而言风险更高。当动力电池包受到外部高温、过充、过放、穿刺、短路或遇到激 烈碰撞时，动力电池系统在工作过程产生大量的热聚集在狭小的电池箱体内，热量 如果不能够及时地快速散出，电池模组的寿命和性能会受到很大影响，甚至出现热 失控的风险。单体电池发生热失控之后，相邻单体受影响后也将继续发生热失控， 导致热失控蔓延，导致起火爆炸危及到人员安全。国家也从制度标准方面进行了规 范。

预防电池热失控的主流方案是使用防火隔热材料，当热失控发生后，防火隔热 材料可以延缓或者阻止热扩散以及火焰的蔓延，给乘客留足时间撤离事故现场。电 池厂或者主机厂一般在电芯之间以及模组、PACK 的上盖采用防火隔热材料。目前 常用的动力电池保温隔热材料有阻燃硅胶泡棉、云母板、硅陶瓷、气凝胶毡等。传统 保温隔热材料如阻燃泡棉有诸多缺点，如导热系数高，延缓热扩散的时间有限；如 保温层厚度占用空间较大，挤占电芯间宝贵空间；如保温性能衰退较快，使用寿命 较短。

而气凝胶绝热材料可以解决上述问题，气凝胶是导热系数最低的固体材料， 隔热效果好，不燃，相比传统保温材料，只需 1/5-1/3 的厚度即可达到相同的保温效 果（Aspen 应用于锂电池包的 PyroThin 气凝胶材料厚度仅 2-3mm），为动力电池节 省更多空间，并且保温效果及温度更稳定，是用于动力电池热防护、延缓或阻止电 池起火爆炸方面性能较有前景的材料之一。虽然国家标准要求 5 分钟的阻燃效果， 下游 PACK 厂商通常将更长时间（≥30min）的无热蔓延作为技术标准要求，而这一 要求的实现通常需要搭配隔热性能优越的气凝胶毡隔热片。

应用产品形式分类，气凝胶主要可以分为气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶颗粒和 气凝胶涂料，在新能源车应用领域主要使用的是 SiO2 气凝胶毡复合材料。气凝胶毡 的主要特点是导热系数低，隔热效果是传统隔热材料 2～5 倍，能够有效降低保温层 厚度；其次，气凝胶毡相对憎水，可有效防止水分进入电芯内部；此外，气凝胶毡质 轻、易剪裁等特点大大降低了运输、安装和使用成本。SiO2 气凝胶毡复合材料是通 过在 SiO2 气凝胶制程中引入预氧化纤维丝、玻纤、陶瓷纤维、碳纤维等基材进行增 强复合，经过模切、包覆等加工过程最终得以在电芯间使用。加工包覆主要防止气 凝胶产品在车辆行驶过程中有纤维粉尘掉落。

气凝胶在动力电池热失控领域应用的阻碍在于价格较高，目前仅有部分高端车 型进行使用，2021 年，根据全球气凝胶龙头 Aspen Aerogels 的年报显示，其在新 能源车和储能领域的营业收入已达到 670 万美元，涉及10个用户。目前国内已有 企业，如爱彼爱和已完成对海外企业在新能源车领域的进口替代，而包括泛亚微透 在内的国内企业即将迎来材料的突破。

应用场景二：电池低温保护。气凝胶在新能源车另一个应用场景在于磷酸铁锂电池的低温保护。长时间的低 温会对磷酸铁锂电池正负极（正极在低温下容易极化，降低电池容量；负极容易析 出金属锂）、电解液（电解液黏度增加会使锂离子迁移阻抗增大）和粘结剂（低温降 低粘结剂性能）的性能有一定影响，使得磷酸铁锂电池在低于 0℃的低温下会发生电 池容量衰减和续航能力下降，限制了磷酸铁锂电池在低温场景的使用，需要对电池 进行热管理才能提高电池的使用效率。气凝胶拥有出色的保温性能，使用在 PACK 箱外侧能够使磷酸铁锂电池内的电芯不受低温影响。随着磷酸铁锂电芯占比不断上 升，我们预计这一应用场景对气凝胶的需求也将提升。 泛亚微透本部已建成 25 万平米/年气凝胶，预计将于明年投放市场，主要应用 于锂电池高温和低温保护领域，将为公司带来可观的利润增长。