新能源電池隔熱材料有哪些種類?

新能源電池隔熱材料是保障電池安全的關鍵組件，主要用于防止熱失控蔓延、阻隔外部熱量進入。根據材料特性和結構，主要分為以下幾類：

一、無機隔熱材料

1、氣凝膠（Aerogel）

特點：超低導熱系數（0.015–0.025 W/m·K）、耐高溫（>600℃）、輕質。

形式：二氧化硅氣凝膠氈（常用）、陶瓷氣凝膠。

應用：電芯間隔熱片、模組頂部覆蓋層。

2、陶瓷纖維（Ceramic Fiber）

特點：耐高溫（>1000℃）、低熱傳導，但密度較高。

形式：陶瓷纖維紙、氈或板（如氧化鋁、硅酸鋁纖維）。

應用：電池包防火層、模組間隔熱。

3、云母板（Mica Plate）

特點：絕緣性好、耐高溫（800–1000℃）、成本低。

形式：硬質云母板或柔性云母紙。

應用：電芯表面包覆、模組隔熱墊片。

4、膨脹型阻燃涂層（Intumescent Coating）

特點：受熱膨脹形成多孔炭層，隔絕熱量和氧氣。

應用：涂覆在電池殼體或模組表面。

二、有機-無機復合隔熱材料

1、阻燃聚合物基復合材料

基體：PP、PE、環氧樹脂等添加阻燃劑（如氫氧化鋁、磷系阻燃劑）。

增強相：玻璃纖維、玄武巖纖維。

特點：兼顧機械強度與隔熱性，易加工成型。

2、陶瓷化硅橡膠（Ceramifiable Silicone）

特點：常溫下柔韌，高溫（>300℃）燒結成陶瓷硬殼，阻隔火焰。

應用：電池密封圈、線束護套。

三、相變材料（PCM）

特點：通過相變吸熱（如固→液）緩沖溫度上升，但需搭配隔熱層使用。

常見材料：石蠟/膨脹石墨復合PCM、脂肪酸鹽。

應用：貼在電芯表面輔助控溫。

四、多層復合結構材料

設計：結合不同材料優勢（如“氣凝膠+云母”或“PCM+陶瓷纖維”）。

功能：

外層：高耐熱性（陶瓷層）。

中間層：低導熱（氣凝膠）。

內層：吸熱緩沖（PCM）。

五、新興材料與技術

1、真空隔熱板（VIP）

特點：超低導熱（0.004–0.008 W/m·K），但怕穿刺、成本高。

局限：適用于對空間敏感的高端車型。

2、納米多孔材料

進展：MOFs（金屬有機框架）、納米陶瓷泡沫，提升隔熱效率。

選型關鍵指標

電芯級：氣凝膠片、云母片直接包覆電芯。

模組級：陶瓷纖維墊片、PCM層填充模組間隙。

電池包級：防火涂層覆蓋殼體，VIP用于總成頂部。

行業趨勢

氣凝膠主導：成本下降推動其在高端車型普及。

智能化設計：隔熱材料與熱管理、BMS聯動預警。

國標強化：如GB 38031-2020要求電池包5分鐘內不起火；GB44240-2024標準提出了更為嚴格的要求。熱失控測試要求電芯在觸發熱失控后，需通過溫度監測確認失控狀態，并在觀察期內不起火、不爆炸。熱擴散測試則評估電池組系統承受單電池熱失控事件的能力，以確保熱失控事件不會導致電池組系統整體著火。

建議根據具體電池設計（能量密度、空間限制、成本）選擇材料組合，并驗證其在熱失控場景下的實際表現（如針刺、過充測試）。