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        阻燃黑科技:氣凝膠隔熱材料為電動(dòng)汽車(chē)電池打造“防火墻”

        2024-12-14 00:00:00
        海外星云 2024年12期
        關(guān)鍵詞:失控電池組制造商

        一家生產(chǎn)防火電池材料的公司剛剛從美國(guó)能源部獲得了6.706億美元的貸款承諾。

        阿斯彭氣凝膠公司(ASPN)生產(chǎn)的隔熱材料能夠放置在電動(dòng)汽車(chē)電池內(nèi)部,防止或減緩熱量和火焰在電池組內(nèi)的擴(kuò)散。該公司正在美國(guó)喬治亞州建設(shè)新工廠(chǎng),能源部的貸款將幫助其完成該項(xiàng)目。

        隨著越來(lái)越多的電動(dòng)汽車(chē)上路,盡管電池火災(zāi)相對(duì)少見(jiàn),其潛在危險(xiǎn)引起了越來(lái)越多的關(guān)注。相比燃油汽車(chē),電池火災(zāi)更難撲滅,而且復(fù)燃的風(fēng)險(xiǎn)更高,給駕駛員和救援人員帶來(lái)嚴(yán)重威脅。ASPN的熱屏障材料能夠顯著提升電池的安全性。

        “我們的目標(biāo)是確保這些材料有助于實(shí)現(xiàn)我們共同追求的關(guān)鍵電池安全目標(biāo)?!泵绹?guó)能源部貸款計(jì)劃辦公室主任薩阿表示。

        通用、豐田和奧迪等汽車(chē)制造商已經(jīng)在其車(chē)輛中使用了ASPN的材料。如果新工廠(chǎng)按計(jì)劃投產(chǎn)并滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)作,預(yù)計(jì)每年可為超過(guò)200萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)提供材料。

        當(dāng)鋰離子電池受損或短路時(shí),可能會(huì)發(fā)生“熱失控”現(xiàn)象,這是一種熱量和化學(xué)反應(yīng)的反饋循環(huán),可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。電動(dòng)汽車(chē)的電池組由多個(gè)小型電池單元組成,因此一旦某個(gè)單元出現(xiàn)問(wèn)題,可能會(huì)波及整個(gè)電池組。

        ASPN的熱屏障材料可以被放置在電池單元之間形成一道阻隔,防止問(wèn)題蔓延。根據(jù)汽車(chē)制造商的設(shè)計(jì)方案,氣凝膠材料至少可以減緩熱失控的傳播速度,給司機(jī)爭(zhēng)取足夠的逃生時(shí)間。或者,汽車(chē)制造商也可以利用這些材料設(shè)計(jì)能夠局部隔離故障的電池組,從而避免整車(chē)發(fā)生大火,而只限于小范圍的損害。

        因?yàn)闅饽z的主要成分是微小的空氣囊,它具有極佳的隔熱效果。ASPN早在2000年代初就因獲得美國(guó)國(guó)家航空航天局的研究資助,探索其材料在宇航服等領(lǐng)域的應(yīng)用。此后,公司向石油煉化廠(chǎng)和液化天然氣終端等設(shè)施提供材料。

        公司自2021年開(kāi)始將氣凝膠應(yīng)用于電池領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)與通用汽車(chē)合作,幫助解決雪佛蘭Bolt電池起火的問(wèn)題。

        雖然氣凝膠能夠降低電池火災(zāi)的嚴(yán)重程度,但它們并不能完全防止熱失控事件的發(fā)生。“目前還沒(méi)有任何商業(yè)技術(shù)能夠可靠地防止熱失控事件發(fā)生?!盠G化學(xué)的研究員宋寅泰在一封電子郵件中表示。他所在的團(tuán)隊(duì)最近剛剛發(fā)布了一項(xiàng)關(guān)于鋰離子電池安全設(shè)備的研究。鋰離子電池內(nèi)部含有易燃材料,且儲(chǔ)存著大量能量。

        汽車(chē)制造商和電池生產(chǎn)商已經(jīng)采取了一些措施來(lái)降低熱失控的風(fēng)險(xiǎn),包括電池管理系統(tǒng),這些系統(tǒng)能夠監(jiān)控和控制電池狀況,防止火災(zāi)發(fā)生。熱絕緣材料,尤其是氣凝膠制成的材料,是限制熱失控事件損害的有效工具之一。

        不過(guò),這類(lèi)材料的一個(gè)潛在缺點(diǎn)是會(huì)增加電池的體積,進(jìn)而降低電池的能量密度——即單位體積或重量下的能量?jī)?chǔ)存量。較高的能量密度意味著更長(zhǎng)的續(xù)航里程,這是許多電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者關(guān)注的關(guān)鍵點(diǎn)。氣凝膠的優(yōu)勢(shì)在于它非常輕,主要由空氣組成,因此對(duì)能量密度的影響要小于其他材料。

        ASPN的熱屏障材料厚度通常在1~4毫米之間,可以放置在電池單元之間。根據(jù)不同的汽車(chē)制造商和車(chē)型,使用這種材料的成本大約為每輛車(chē)300~1000美元。

        市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)。公司2021年剛開(kāi)始銷(xiāo)售電池材料時(shí),年銷(xiāo)售額為700萬(wàn)美元。到了2023年,這一數(shù)字已增至1.1億美元,預(yù)計(jì)2024年銷(xiāo)售額將再次翻倍。

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