當(dāng)前電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用最廣泛的莫過于鋰離子電池，從家用電器市場上的手機(jī)、電腦、ipad，新能源汽車、游船，以及武器裝備中所使用的熱電池，鋰離子電池的身影隨處可見。但由于鋰離子電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和所用材料的特性，使其不可避免地存在保障問題。例如，鋰離子電池正、負(fù)隔膜的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性差，易造成電池內(nèi)部短路；在高溫下，電池內(nèi)部會發(fā)生強(qiáng)放熱反應(yīng)，導(dǎo)致電池溫度升高和電池內(nèi)部壓力升高；鋰離子電池電解液和負(fù)極材料都是易燃材料等。

鋰離子電池是目前電池行業(yè)應(yīng)用最廣泛的一種電池，從家用電器市場上的手機(jī)、電腦、ipad，到新能源汽車、游船、武器裝備中所使用的熱電池，鋰離子電池到處可見。但由于鋰離子電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和所用材料的特性，使其不可避免地存在保障問題。例如，鋰離子電池正、負(fù)隔膜的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性差，易造成電池內(nèi)部短路；在高溫下，電池內(nèi)部會發(fā)生強(qiáng)放熱反應(yīng)，導(dǎo)致電池溫度升高和電池內(nèi)部壓力升高；鋰離子電池電解液和負(fù)極材料都是易燃材料等。

特別是動力電池場景，由于其所需總電壓高、工作電流大等特點(diǎn)，往往需要數(shù)千個單體電池成組使用，此時電池的保障性問題更為突出。舉例來說，特斯拉的汽車電池組使用了數(shù)千個單體鋰離子電池。在封閉空間內(nèi)大量蓄電池排列緊密，如果由于機(jī)械損傷、熱沖擊、內(nèi)部短路、過充等原因，導(dǎo)致部分蓄電池進(jìn)入熱失控狀態(tài)，也會使周圍蓄電池溫度升高，進(jìn)而將熱失控?cái)U(kuò)散到整個蓄電池，造成整體燃燒、爆炸的災(zāi)難性后果。從當(dāng)前電池材料的技術(shù)水平來看，這個保障問題尚未從根本上得到解決。所以當(dāng)前對鋰離子電池進(jìn)行保溫、阻燃、防火保護(hù)是減少其熱失控危害的一種有效措施。

目前氣凝膠是導(dǎo)熱系數(shù)很低的固體材料，氣凝膠絕熱氈、隔熱板、隔熱紙等產(chǎn)品的隔熱性能較高可達(dá)普通產(chǎn)品的5倍以上，加上優(yōu)異的阻燃、柔軟、抗沖擊、隔音、降噪等特性，除了在工業(yè)節(jié)能、民用保溫等領(lǐng)域得到了很好的推廣外，隨著氣凝膠行業(yè)的發(fā)展，其在電池領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。

單核氣體凝膠保溫防護(hù)。

單個電芯的熱失控是整個電池包熱失控的根源，因?yàn)楫?dāng)單個電芯觸點(diǎn)的熱失控時，會產(chǎn)生劇增的產(chǎn)熱，散熱遠(yuǎn)小于產(chǎn)熱，導(dǎo)致熱量傳遞到周圍電芯，進(jìn)而迅速引起周邊電池的大規(guī)模熱失控，形成保障隱患。所以在電池芯之間進(jìn)行熱防護(hù)是消除電池整體熱失控保障隱患的有效措施。為了阻止熱失控，在電芯之間增加隔熱層，使從失控的單體電芯向周圍的電芯擴(kuò)散，減少對電池組的傷害，同時也減少對周圍電芯的破壞。

單片機(jī)芯之間的絕緣材料，作為一種能有效地延遲或阻止單片機(jī)芯熱量失控?cái)U(kuò)散到整個電池系統(tǒng)的熱保護(hù)材料，必須具備以下幾個條件：

(a)阻燃(V0級)

(b)耐老化，化學(xué)穩(wěn)定性好；

(c)無毒氣；

彈性好、導(dǎo)熱性低、防水、防潮、抗震動；

(e)重量輕，厚度薄。

現(xiàn)在常用的保溫材料有泡沫，超細(xì)玻璃棉，高硅氧棉，真空保溫板，氣凝膠等，各類保溫材料的優(yōu)缺點(diǎn)：

由于氣凝膠的熱導(dǎo)率極低，研究人員通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了氣凝膠隔熱板對單體電芯的隔熱保護(hù)作用。采用6Ah容量組成20mm間距模塊，包覆4個200mm隔熱片，在兩個單體之間添加1cm厚度的氣凝膠隔熱片(圖1)，進(jìn)行隔熱傳播試驗(yàn)，驗(yàn)證了氣凝膠隔熱片對單體電芯之間隔熱傳播的阻斷作用。

試驗(yàn)結(jié)果表明，單體A發(fā)生熱失控后，旁邊未熱防護(hù)的空白單體B迅速受熱，出現(xiàn)熱失控，而單體間設(shè)置氣凝膠隔熱板時，較高溫度僅為110℃，成功阻斷了6Ah單體在20mm間距內(nèi)的熱失控傳播，且無失控單體電壓基本不變，對單體電芯爆炸時電池包熱失控的保障隱患起到了良好的保護(hù)作用。

此外，氣凝膠具有良好的隔熱阻燃性能，可使單體間的保障距離進(jìn)一步降低。為節(jié)省更多的空間，并提高電池總功率，氣凝膠公司開發(fā)了一系列高性能超薄隔熱紙和其他產(chǎn)品，以滿足電池工業(yè)對保障，高能量密度的需求。

電池盒/箱的整體保護(hù)。

為了防止鋰離子動力電池系統(tǒng)熱失控，除了在電池單體之間、電池組件之間、電池艙與乘員艙之間設(shè)置熱失控保護(hù)裝置外，還必須在鋰離子動力電池系統(tǒng)中設(shè)置熱失控電芯對電池其他系統(tǒng)熱失控的熱阻，以防止熱失控?cái)U(kuò)散。氣凝膠氈除了具有優(yōu)良的保溫、防火、阻燃性能外，還具有柔軟的特性，可以任意剪裁加工。適用于各種形狀的電池模塊，電池盒和乘客艙之間的保溫保護(hù)。

對長壽命熱電池而言，關(guān)鍵在于要有很好的保溫性能。該氣凝膠絕緣氈導(dǎo)熱系數(shù)極低，較高使用溫度可達(dá)900-1100℃，采用氣凝膠材料制成的熱電池保溫筒作為熱電池的隔熱層，可較好地滿足航空航天、武器等領(lǐng)域?qū)犭姵氐母咝阅堋㈤L壽命要求。

伴隨著我國氣凝膠工業(yè)的發(fā)展，氣凝膠在電池領(lǐng)域中的應(yīng)用產(chǎn)品形式將更加多樣化，應(yīng)用范圍將由早期的軍用熱電池?cái)U(kuò)展到更多的民用領(lǐng)域，如新能源動力電池、鋰離子電池、用于電子設(shè)備的蓄電池等的隔熱和隔熱保護(hù)。