电池包安全设计—气凝胶

1. 气凝胶是什么？

气凝胶是一种具有纳米多孔结构的固体材料，被称为“凝固的烟”或“蓝烟”，是目前世界上已知密度最低、导热系数最低的固体材料。核心特点：①极高的孔隙率：可达90%以上，内部由纳米级骨架构成，充斥着空气。②极低的导热性：内部的空气几乎无法流动，热量难以通过传导、对流和辐射三种方式传递，因此是绝佳的隔热材料。③极轻：看起来像一块固体，但非常轻盈。④成分多样：最初为二氧化硅气凝胶，现在电池包中常用的是陶瓷纤维增强的二氧化硅气凝胶，或预氧化纤维毯复合气凝胶，以提高其机械强度和柔韧性，便于加工安装。在电池包中，气凝胶通常以薄片或毯状复合材料的形式出现，而不是早期那种脆性的粉末或块状。

2. 在电池包中起到什么作用？

气凝胶在电池包中的核心作用是 “隔热防火” ，具体体现在以下几个关键方面：

a. 防止热失控蔓延（最关键的作用）

b. 高温防护

电池包外部如果遭遇局部高温（如排气管热量、外部火源），气凝胶隔热层可以保护内部电芯温度不会快速上升，维持电芯在安全的工作温度范围内。

c. 提升被动安全等级

它是电池包被动安全体系中至关重要的一环。与电池管理系统、冷却系统、防火墙、泄压阀等协同工作，构成了多层次的安全防护网。气凝胶是这道防护网中物理隔绝热量的“防火砖墙”。

d. 轻量化优势

在达到同等隔热效果的前提下，气凝胶所需的厚度和重量远低于传统的岩棉、玻璃纤维等隔热材料。这对于“斤斤计较”的电动车减重、提升续航里程有重要意义。

总结与类比

你可以把电池包里的气凝胶想象成：“防火墙”：在电芯之间建立一道极轻、极薄但极其高效的防火隔离墙。“隔热盾”：当某个电芯“着火”时，这个盾牌能牢牢挡住火焰和高温，保护其他“队友”。

应用现状

目前，气凝胶（尤其是陶瓷纤维复合气凝胶）已成为中高端电动汽车，特别是强调安全性的车型（如蔚来、吉利、长安深蓝、问界等品牌的部分车型）电池包内的标配或重要选材。它对于提升电池包的系统安全性和通过严苛的安全测试（如针刺试验、热扩散试验）起到了决定性作用。