目前電池行業(yè)應(yīng)用最廣泛的就是鋰離子電池了，從家電市場(chǎng)的手機(jī)、電腦、ipad，到動(dòng)力領(lǐng)域的新能源汽車、游船，再到武器裝備中用到的熱電池，鋰離子電池的身影無處不在。但是鋰離子電池由于其結(jié)構(gòu)特征及所使用的材料性質(zhì)導(dǎo)致了其不可避免的安全性問題。比如，鋰離子電池正負(fù)極之間隔膜的強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性不夠理想，容易導(dǎo)致電池內(nèi)部短路；較高溫度時(shí)，電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生強(qiáng)放熱反應(yīng)導(dǎo)致鋰離子電池溫度及內(nèi)部壓力的升高；鋰離子電池的電解液及負(fù)極材料均為易燃材料等。
氣凝膠是目前可知的導(dǎo)熱系數(shù)最低的固體材料，氣凝膠絕熱氈、隔熱板、隔熱紙等產(chǎn)品的隔熱性能最高可達(dá)普通產(chǎn)品的5倍之多，加之優(yōu)良的防火阻燃、柔軟抗沖擊、隔音降噪等功能，除在工業(yè)節(jié)能、民用保溫等領(lǐng)域達(dá)到良好的推廣外，隨著氣凝膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，氣凝膠在電池領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。
01、單體電芯氣凝膠隔熱防護(hù)
單體電芯的熱失控是整個(gè)電池包熱失控的源頭，這是因?yàn)楫?dāng)某單體電芯觸發(fā)熱失控時(shí)，會(huì)產(chǎn)熱量驟增，散熱量遠(yuǎn)小于產(chǎn)熱量，導(dǎo)致熱量向周圍電芯傳遞，繼而會(huì)迅速引發(fā)周邊電池大規(guī)模熱失控，形成安全隱患。因此在電芯間進(jìn)行熱防護(hù)是消除整個(gè)電池包熱失控安全隱患的一個(gè)有效手段。電芯間的熱防護(hù)是在電芯間增加隔熱層，以阻斷熱失控從失控單體電芯向周圍電芯傳播，降低電池包的損害以及附帶的破壞作用。
單體電芯間的隔熱材料，作為一種能夠有效延緩或阻斷單體電芯熱失控向整個(gè)電池系統(tǒng)的傳播的一種熱防護(hù)材料，必須具備以下幾種條件:
a.阻燃(達(dá)到V0等級(jí))
b.耐老化，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定;
c.不產(chǎn)生有毒氣體;
d.彈性好，導(dǎo)熱系數(shù)低，防水防潮防振動(dòng);
e.質(zhì)輕價(jià)低厚度薄
目前常采用的隔熱材料有泡沫塑料、超細(xì)玻璃棉、高硅氧棉、真空隔熱板、氣凝膠等，各種隔熱材料的優(yōu)缺點(diǎn)：
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，單體A發(fā)生熱失控后，旁邊未經(jīng)熱防護(hù)空白組單體B很快受熱，出現(xiàn)熱失控，而單體間設(shè)置氣凝膠隔熱板的實(shí)驗(yàn)單體B最高溫度只有110℃，成功阻斷了6Ah單體在20mm間距下的熱失控傳播，且未失控單體電壓基本不變，對(duì)單體電芯爆炸引起電池包熱失控的安全隱患起到很好的防護(hù)作用。
除此之外，氣凝膠由于其優(yōu)異的隔熱阻燃性能，還可以進(jìn)一步降減小單體間安全距離。為了節(jié)省更多空間，提高電池組總動(dòng)力，氣凝膠企業(yè)開發(fā)了一系列高性能超薄氣凝膠隔熱板，隔熱紙等產(chǎn)品來迎合電池行業(yè)安全、高能量密度的需求。
02、電池組/箱整體防護(hù)
鋰離子動(dòng)力電池組熱失控事故時(shí)有發(fā)生，有關(guān)鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)熱失控的防護(hù)除了在電池單體之間，電池模組之間以及電池箱與乘客艙之間也需要設(shè)置熱防護(hù)，以提高熱失控電芯向電池其他系統(tǒng)傳熱的熱阻，從而達(dá)到阻礙熱失控蔓延的目的。氣凝膠氈除具有優(yōu)異的隔熱、防火、阻燃性能外，還具有柔軟、可任意裁剪、加工的性能?？捎糜谛螤罡鳟惖碾姵啬＝M、電池箱與乘客艙之間的隔熱防護(hù)。
熱電池由于具有放電電流密度大、存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)、工作時(shí)不易受環(huán)境溫度影響的特點(diǎn)，在武器領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。從JAS-39輕型戰(zhàn)斗機(jī)緊急救生電源采用的EAP-12188電池，全球定位遠(yuǎn)程炮上的GPS-9電池，聲納浮標(biāo)上的AN/SSQ-62 C電池，到各類導(dǎo)彈、炮彈上都可以見到熱電池的影子。熱電池的一般工作溫度在450″C～600″C之間，整個(gè)放電過程依賴于初始的熱“輸入”，而電池放電壽命依賴于電池冷卻速率和電池的冷凍溫度。
隨著我國(guó)氣凝膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，氣凝膠在電池領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)品形式將更加多樣化，應(yīng)用范圍也將從最早的軍用熱電池蔓延到更多的民用電池領(lǐng)域，如新能源動(dòng)力電池、電子設(shè)備用鋰離子電池、蓄電池等方面的保溫隔熱阻燃防護(hù)。
