在4月初舉行的
第十四屆儲能國際峰會暨展覽會上
南京工業大學教授沈曉冬團隊
展示了全球首款
可耐受1300℃高溫的新能源
鋰離子電池用高熱阻氣凝膠隔熱片
鋰離子電池可謂新能源汽車
和儲能系統的“心臟”
電池一旦熱失控
單個電芯溫度可在五六秒內
急劇攀升甚至引發爆炸
所以迅速阻斷高溫向相鄰電芯傳遞
至關重要
電池內部空間寸土寸金
這要求隔熱材料既輕薄
又隔熱耐溫
作為輕質絕熱材料的氣凝膠
便有了用武之地
在掃描電鏡下
氣凝膠呈現出由無數納米顆粒
編織而成的立體網絡結構
團隊幾經調試
研發出2.3毫米厚的氣凝膠隔熱片
可以在一面承受1000℃的
高溫5分鐘后
另一面溫度不超過100℃
為解決氣凝膠制備難題
團隊經過系統性攻關
又攻克了高效超臨界干燥技術
這一極難掌握的關鍵過程
一步步突破濕凝膠干燥
干燥釜壓力控制
成本控制等關卡
開發的新工藝
實現乙醇回收率超99.5%
讓原料成本降低一半以上
傳統二氧化硅氣凝膠
是典型的脆性材料
新能源電池的充放電
會對其造成反復擠壓
團隊受硅橡膠材料性能的啟發
決定選擇性“敲除”
納米孔網格的部分連接節點
增加整張網的彈性
他們通過調整催化劑的用量和種類
調試反應溶液的酸堿度
為氣凝膠納米孔生長過程中的
水解—聚合反應
提供溫和可控的環境
使氣凝膠骨架長成一種
長鏈的、相對松散自由的形態
氣凝膠彈性壓縮超90%
而結構和性能依然沒有被破壞
歷經多年技術迭代
沈曉冬團隊已經研發出
碳化硅、氮化硅
氮化鋁、氮化硼等多種
耐高溫氣凝膠隔熱材料
將氣凝膠隔熱片的耐溫性
從最初的650℃
提升到如今的1300℃
熱隔絕時間延長至2小時
目前
這些“安全衛士”已經廣泛應用于
高溫窯爐、航空航天以及
寧德時代、比亞迪
陽光電源、小米汽車等
企業的動力電池中
新材料在關鍵時刻守護生命
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來源：科技日報
采寫：科技日報記者?金鳳
供圖：沈曉冬團隊
海報：楊凱
編輯：宋慈
審核：張爽
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