新能源汽车电池安全的新挑战与气凝胶技术的解决方案

慧正资讯：在新能源汽车领域，电池安全一直是关注的焦点。随着电池能量密度的不断提高，热失控这一安全隐患愈发引起重视。而气凝胶技术作为新型的隔热和阻燃材料，正在被广泛应用于解决这一问题。本文将梳理气凝胶在新能源汽车电池中的应用案例，并深入探讨其对电池安全和稳定性的影响。

首先，让我们了解一下气凝胶的特性。气凝胶是一种轻质、多孔的固体材料，因其内部充满了纳米级的气孔而得名。这些气孔使得气凝胶具有极佳的隔热性能和阻燃性，能有效降低热失控的风险。此外，气凝胶还具有轻量化的特点，对于提升电池性能和减轻车身重量具有重要意义。同时，气凝胶技术的广泛应用为解决电池安全问题提供了新的思路。

宁德时代——麒麟电池

2022年6月，宁德时代发布了其最新的CTP电池——麒麟电池，这是其第三代产品。麒麟电池的设计具有开创性，它打破了传统电池内部结构的限制，取消了横纵梁、水冷板与隔热垫原本各自独立的设计。通过集成为多功能弹性夹层，电池系统的集成效率得到了显著提高。

在热管理方面，麒麟电池采用了电芯大面冷却技术。这种技术使得电池的换热面积大幅增加，扩大了4倍，从而显著提升了导热性能，导热性能提高了50%。这种改进使得电池在运行过程中能够更有效地散发热量，进一步提高了电池的安全性和稳定性。

此外，为了防止电池热失控，麒麟电池在电芯侧面采用了气凝胶材料。这种材料具有优异的隔热性能，能够有效降低热失控的风险，从而提高电池的安全性和稳定性。同时，气凝胶的轻质和阻燃特点也为电池的性能、安全性和轻量化提供了重要的保障。

在电子电气方面，麒麟电池采用了创新的CCS设计。通过将FPC+NTC与镍片焊接，连接到汇流排上，表面覆盖了热防护绝缘材料。电芯底部设置了泄压阀，与结构胶直接粘合，增强了结构强度。此外，电芯之间的微连接处放置了气凝胶，阻止了热失控通道。泄压阀的正对面设置了泄压排烟孔，电池包下壳外侧和底部护板之间则布置了云母板，用于防止热失控。

比亚迪——刀片电池

比亚迪在2020年推出了刀片电池产品，采用了磷酸铁锂电池技术。这款电池的形状长而薄，犹如刀片，并且采用了无模组的设计，从而提高了电池的能量密度。在热安全方面，刀片电池采用了磷酸铁锂材料，具有出色的热稳定性。为了进一步提高安全性，比亚迪还采用了气凝胶、云母材料、陶瓷化硅橡胶等隔热防火材料。

比亚迪计划将气凝胶的使用范围从高端产品扩展到全系。据了解，比亚迪使用气凝胶来隔热高镍三元锂电池的比例高达70%，而在磷酸铁锂电池中使用气凝胶的比例则较低，不到10%。目前，比亚迪有5-6家气凝胶供应商，供应商的认证周期为1-1.5年。

飞凡F7——三元锂电池

飞凡品牌是上汽旗下的一个电动汽车品牌，近期在2023年3月发布了新款车型飞凡F7。这款车搭载的电池系统由上汽时代（上汽+宁德）联合提供，采用了高能量的三元锂电池，容量分别为77度和90度。通过采用双层CTP躺式电芯设计，飞凡F7实现了更高的能量密度和更长的续航里程。

值得一提的是，飞凡F7的电池还应用了气凝胶技术。气凝胶是一种具有优异隔热性能的材料，被广泛应用于电池热管理领域。在飞凡F7的电池系统中，气凝胶被填充在电芯之间，形成了一个高效的隔热层。这一设计可以有效阻止电池温度的传导和火焰的蔓延，从而提高电池的安全性和稳定性。

上汽集团——魔方电池

2022年6月，上汽乘用车MG品牌推出了全新的电池包品牌——魔方电池，并成功将其应用于MG MULAN车型中，这款车型也因此被人们亲切地称为“木兰”。值得一提的是，MULAN的“魔方”电池是由上汽和宁德时代共同研发的，其最大的创新之处在于采用了独特的LBS躺式电芯设计。这种设计将原本竖立的电芯变为躺平，放置于侧面，从而减少了用于缓解电池膨胀的补偿片和绝缘绝热的气凝胶的数量和用量。这一创新不仅降低了生产成本，还进一步提高了电池的安全性和稳定性。

岚图汽车——琥珀/云母电池

2021年9月，岚图汽车首次公开了其“琥珀”和“云母”电池技术，这些技术为电池安全提供了新的解决方案。这些电池采用了三维隔热墙技术，通过在电池包内填充特殊有机硅复合材料，形成了高效的隔热阻燃绝缘层。这种材料结合了有机硅聚合物、低密度隔热材料和阻燃剂，可以在1000℃以上的高温下工作。每个电芯单元都被这种材料像琥珀一样紧密包裹，从而有效地阻止了热传导和火焰蔓延。

此外，岚图汽车的云母电池系统也值得一提。它被应用于岚图FREE增程版车型中，通过在电池包内加入层状Al-Si云母和气凝胶，电芯和云母、气凝胶能够像云母石一样层叠堆积。这种设计不仅提高了电池的充放电效率，还增强了电池的安全性和稳定性。

广汽埃安——弹匣电池

广汽埃安弹匣电池的安全性主要得益于其超稳电极界面、阻热相变材料以及网状纳米隔热材料等多项创新技术的应用。

首先，超稳电极界面通过应用纳米陶瓷材料、复合集流体材料、耐氧化阻燃剂等，提升了电极界面的韧性、抗压性和抗燃性，从而提高了电池的稳定性，降低了热失控的风险。阻热相变材料是广汽埃安与中国航天合作开发的创新材料，其相变潜热相对常规材料提升了10倍。这种材料能够在电池温度升高时吸收热量，从而降低电池的温度，防止电池过热。网状纳米隔热材料是一种隔热气凝胶，其隔热性能优异，能够有效地降低电池的温度，提高电池的安全性和稳定性。同时，这种材料质量轻、阻燃，对于提升电池的性能、安全性和轻量化方面都发挥着重要的作用。

蜂巢能源——龙鳞甲电池

2022年12月，蜂巢能源发布了龙鳞甲电池，这款电池采用了短刀电芯底出防爆阀设计，能够在电芯热失控的情况下快速泄压，将高温喷发物排出，从而降低热失控对电池安全的影响。此外，龙鳞甲电池还采用了“热-电分离”设计，将热失控泄压区与电源传送区各自独立，降低热失控时内部高压拉弧、打火的失效概率，进一步提升了电池的安全性。

同时，龙鳞甲电池还采用了双面冷却设计，能够有效地冷却电芯热量，换热能力提升了70%，这有助于提高电池的散热性能和延长电池寿命。

蜂巢能源董事长兼CEO杨红新表示，凭借实现相邻电芯无热失控、气凝胶层数大幅降低等优势，龙鳞甲电池在成本方面也有所降低。最新的成本核算显示，单个电池包降本达到数千元，这有助于提高新能源汽车的性价比和市场竞争力。

华为——巨鲸“800V”高压电池

在2023年12月，华为问界M9的发布引发了广泛关注。这款车型在电池安全方面的设计尤为出色。它采用了五层热安全防护设计，包括耐高温云母板、绝缘云母纸、航空级隔热气凝胶、纳米级陶瓷绝热层和超薄液冷降温系统。这些技术确保了电池在整个生命周期内的热电安全，有效防止热失控的发生。

此外，问界M9还采用了全高压热失控不蔓延技术。在碰撞等极端场景下，高压闪断保险开关能够迅速切断，防止电流对电池造成进一步的损害。同时，11个防护腔体包裹着电池，为电池提供全面的保护，进一步提升电池的安全性。

通用汽车——奥特能智电

通用汽车在气凝胶领域已有十年经验，早在2014年，气凝胶就首次应用于克尔维特Stingray车型。随着技术的不断进步，通用汽车在2021年推出的奥特能电动车平台上进一步扩大了气凝胶的应用。

以2023年发布的锐歌为例，其搭载的三元锂电池包内采用了加厚设计的纳米级航天材料气凝胶。这款电池包包含180片气凝胶，最高有效隔热面积达到11.188平方米，是某些新势力车型的十倍。此外，气凝胶结构在奥特能电池组中还起到了约束电芯膨胀收缩的作用，有效避免了过度压缩和过度膨胀带来的褶皱和析锂问题，进一步提高了电池的安全性。

极氪——金砖电池

在2023年12月14日，吉利集团自主研发的金砖电池正式量产下线，并首次搭载于极氪007车型发布。这款电池采用了横置短刀磷酸铁锂电芯设计，一列包含96片电芯，两列共计192片。其电芯仓体积利用率高达83.7%，展现了出色的空间利用率和能量密度。

金砖电池还采用了航空级超薄热阻隔材料——气凝胶。192片电芯之间的大面由190片防火隔热气凝胶隔开，这种设计可以有效地阻止热量的传递和火焰的蔓延。如今，先进的气凝胶隔热材料已经能够实现在一面电芯热失控温度达到600℃的情况下，另一面的温度仅约为100℃，显著降低了热失控的风险。

小米汽车——SU7汽车电池

2023年12月，小米汽车正式发布，目前已经实现小规模量产。在电池技术方面，小米汽车选择了宁德的中镍单晶麒麟电池，这款电池具有出色的性能表现。小米汽车的电池容量高达101kWh，支持800V超级快充技术。这意味着，仅需充电5分钟，车辆的续航里程就能达到220km。在CLTC工况下，车辆的续航里程更是达到了惊人的800km。这样的续航能力无疑为驾驶者提供了极大的便利。

为了确保电池的安全性和稳定性，小米汽车的电池包具备行业顶级的散热和隔热能力。它拥有17层高压绝缘防护和14层硬核物理防护，确保了电池在各种极端条件下的安全运行。此外，小米汽车还定制了行业领先的主动冷却技术，双大面冷却面积达到7.8m²，是行业平均水平的4倍。这种高效的散热设计有助于保持电池温度的稳定，延长电池的使用寿命。

值得一提的是，小米汽车的电芯侧面填充了165片气凝胶隔热材料。这种材料具有出色的隔热性能，最高可抵抗1000℃的高温。它的存在能够有效地防止电池热失控，进一步提高了电池的安全性。当然，这种优质的气凝胶隔热材料价格也相当昂贵。