车烧了人没逝 或许你该谢谢气凝胶

兄弟,你听说过气凝胶这玩意儿吗?

在前几天,比亚迪就公布了一个关于 “ 聚酰亚胺气凝胶 ” 的专利(CN120818239A)。

说的是,通过添加剂优化工艺后,能在常压条件下制备完整气凝胶,结构更不容易坍塌,而且它的隔热和绝缘特性都很不错,可以用作电池或者电控的隔热材料。

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看到国内技术又有突破,大伙儿当然纷纷竖起大拇指。

然而,也有不少人提出质疑。毕竟气凝胶这东西早就不是什么稀罕物,很多车企都拿它做电池包隔热层,反倒是比亚迪自己却很少用,估计这回又是研发出来躺专利库里吃灰。。。

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有人说,气凝胶就是电池的安全气囊,凡是不带气凝胶的电车(比如特斯拉、比亚迪的一些车型),都一票否决,完全不值得买。

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并且就算用了气凝胶,还要看用了多少,怎么用,用料不彻底,就是彻底不用料。

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但也有人认为,这东西吹的太过了,在电池燃烧面前,气凝胶压根无效,而是需要电芯从源头解决,或者靠刀片、圆柱等结构设计提前避免。

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更有甚者,觉得只要用了三元锂,啥玩意儿都救不回。。。

所以,关于气凝胶到底有没有用这个问题,网上争议不断,脖子哥就在这先帮大伙儿缕一缕。

其实气凝胶这东西,算是货真价实的航天材料了,火星车都是拿它做隔热层。

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原因就是它的隔热效果嘎嘎好。

咱们要知道,气凝胶的基础其实也是空气。而空气本身就是一种非常隔热的材料,静止的空气导热率是 0.026 W/(m?K) ,建筑、家具等等都是用空气达到保温效果,比如我们冬天穿的羽绒服,就是因为羽绒里能困住大量空气,才可以在冬天给我保暖。

只不过呢,作为一种气体,空气有点太调皮了,不太好控制,一旦出现温差,就容易产生对流,那这个隔热效果立马就破功了。

所以,大家就研究出了气凝胶这种东西。它本质上是一种多孔结构的纳米材料,外形像一个果冻,放大看却像一块海绵。

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本身网络状的材料骨架,就可以减少了热传递,更别说,空气在空隙里面几乎完全静止,不存在对流,让它的隔热能力大大增强。

这一通操作下来,气凝胶的常温热导率可以达到 0.012-0.02 W/(m·K),差不多是空气的两倍,某种意义上,已经接近物理极限。

关键,它还是世界上最轻的固体,重量只有空气的 1/6 ,根本不影响车重,很适合做轻量化。

所以如今许多厂商,都把这玩意儿应用在了咱们的电车上。

拿宁德时代的麒麟电池来说,它在电芯的侧面贴上 1mm 厚度的二氧化硅气凝胶隔热垫,主要就是为了避免某个电芯短路导致热失控,然后直接扩散到整个电池包。

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而且这还没完,气凝胶也可以贴在水冷板通道上,以及电池包壳体、泄压阀等等,算是给电池包武装到牙齿了。一些车企宣称 “ 0自燃 ” ,确实是有这个底气在。

但问题就来了,车企们花了好大功夫做的气凝胶隔热,在现实里却解决不了电车起火的问题,该烧还是得烧。

所以许多网友就认为,这个东西也就只有写 PPT 的时候有用了。。。

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对此,脖子哥请教了一位车企电池研发小 A ,他告诉我,气凝胶只是一种 “ 热蔓延 ” 的防护手段,确实没大家想的那么神奇。

首先要知道,所谓 “ 航天材料 ” ,并不是金刚不坏,大伙儿别被这四个唬住了。像是宇航员穿的宇航服,只是能在一些环境下隔绝高温,你拿它去消防救火,那肯定也是会被烧坏的。

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而说回气凝胶,主流的二氧化硅气凝胶虽然能在短期承受 1200℃ 的高温,但时间一长,火抗就会下滑到 300-600℃ 。

这个数值,对付一般的烧烤是够了,但肯定解决不了三元锂热失控,毕竟它在局部区域能烧到 1000-1200℃ ,气凝胶顶多扛个 10-30 分钟,之后还是会给你烧穿。

打个比方说,假如你邻居家突然起火了,有了气凝胶,就相当于你们之间隔了一堵墙,短时间内火势蔓延不开,但不代表邻居家的火就一定烧不到你这里。

它的作用更多是拖延时间,等你看到隔壁窗口冒烟了,或者闻到烟味儿了,还是得赶紧想办法逃生。

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所以常见的情况是,电车烧了,但人还活着。。。这必然得感谢气凝胶帮我们争取时间,但解决电池热失控的关键,还是得看电芯技术。

你既不能把气凝胶当成唯一的救命稻草,也不可能说,因为避免不了起火,就不需要气凝胶了。

另外,气凝胶的作用确实也和厚度、选材有关。

比如说用料比较扎实的,应该就是第一代的奥特能平台。它大面积采用阿斯彭(NASA 供应商)的气凝胶作为隔热,最多包含了 180+ 片,隔热面积达到 11.188 平方米,并且它的性能更强,在短期内可以忍受 1400℃ 高温,让防护时间提高到 50 分钟。

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不过,出于成本考虑,后来的奥特能 2.0 ,干脆把三元锂电芯改成稳定性更强的磷酸铁锂,气凝胶方案就被舍弃了,取而代之的则是复合陶瓷材料,它在 1000℃ 下能扛两周,甚至成本还下降了 30% 。

这就让更多人怀疑,气凝胶这条路到底有没有走对。

所以目前在电池安全上出现两条分支,一边是为了极致性能的三元锂+气凝胶,一边则是为了极致成本放弃气凝胶的磷酸铁锂。

但是不是用磷酸铁锂就不需要气凝胶了?磷酸铁锂加上气凝胶会不会更好?这些都需要进一步验证,也是争议的关键所在。

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 总之我认为,气凝胶依然是一个值得深挖的方向。

一方面,随着产能扩张,普通二氧化硅气凝胶制品均价可能会打到 180 元 / 平方米,不管三元锂还是磷酸铁锂,电池包全副武装气凝胶并不是梦。

另一方面,近三年国内企业在气凝胶上的专利就已经占全球 57%,很有可能在将来超越阿斯彭这些国际巨头,找到更安全的技术方案。

但对电池安全技术来说,气凝胶只是咱们能看到的冰山一角,背后的正负极或者电解液材料突破,才是解决电池热失控的关键源头。

相信在未来,电车一定会变得越来越安全。

责任编辑:随心

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