氣凝膠（Aerogel）具有低折射率、低聲阻抗等物理特性，在石化、航空航天、微電子等諸多領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。
2021年10月24日，中共中央國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，其中第二十一條提出“推動氣凝膠等新型材料研發(fā)應(yīng)用”的明確意見。國家對于新興材料的推廣和應(yīng)用實行的引導(dǎo)政策將推動氣凝膠的市場規(guī)模迅速擴(kuò)張。
在新能源汽車方面，氣凝膠可同時用于整車結(jié)構(gòu)和汽車電池，能夠有效解決低溫環(huán)境下磷酸鐵鋰電池的保溫問題以及高溫環(huán)境下三元電池?zé)崾Э財U(kuò)散問題，是鋰電隔熱的首選材料。我國氣凝膠市場起步相對較晚，但制備工藝進(jìn)展迅速，目前已有多家非上市公司實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
氣凝膠導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫效果好、不燃，相比傳統(tǒng)保溫材料，只需1/5-1/3的厚度即可達(dá)到相同的保溫效果，為動力電池節(jié)省更多空間，并且保溫效果及溫度更穩(wěn)定。應(yīng)用在新能源汽車中可以更好地實現(xiàn)電池的溫控和電控管理及提升性能，起到絕熱、防火的作用，為用戶和乘客逃離現(xiàn)場以及滅火爭取更多的時間。
氣凝膠隔熱材料在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用
氣凝膠隔熱材料在新能源汽車領(lǐng)域主要應(yīng)用于動力電池電芯之間的隔熱阻燃以及模組與殼體之間的隔熱防震、電池箱的外部防寒層和高溫隔熱層。下面我們以動力電池用氣凝膠隔熱片為例，對其主要性能指標(biāo)進(jìn)行分析。
T/CSTM 00193-2020《鋰離子動力電池用氣凝膠隔熱片》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中指出，氣凝膠隔熱片用于鋰離子動力電池兩電芯之間，主要芯材種類包括玻璃纖維復(fù)合氣凝膠（FG），預(yù)氧化絲復(fù)合氣凝膠（YS）及其他纖維復(fù)合氣凝膠。由于電芯之間空間有限，氣凝膠隔熱片的尺寸必須與設(shè)計值有較高的一致性。動力電池用氣凝膠隔熱片的主要性能要求如下表所示：
表1 動力電池用氣凝膠隔熱片的主要性能要求
| 序號 | 性能指標(biāo) | 性能要求 |
| 1 | 質(zhì)量偏差率 | 應(yīng)不大于15%。 |
| 2 | 隔熱性能 | 試驗前后樣品長寬尺寸收縮率應(yīng)不大于3%，試驗過程5分鐘之內(nèi)樣品冷面溫度應(yīng)不超過180°C。 |
| 3 | 垂直燃燒 | 應(yīng)符合GB/T 2408中規(guī)定的V0級要求。 |
| 4 | 壓縮率 | 在2Mpa壓力下應(yīng)不小于35%。 |
| 5 | 抗拉強(qiáng)度 | 長度、寬度方向均應(yīng)不小于500Kpa。 |
| 6 | 絕緣性能 | 表面熱阻率應(yīng)大于500MΩ；漏電率應(yīng)小于1mA。 |
| 7 | 禁限用物質(zhì) | 應(yīng)符合2011/65/EU指令要求。 |
| 8 | 耐老化性能 | 老化后，氣凝膠隔熱片抗拉強(qiáng)度衰減率應(yīng)不大于30%；長和寬尺寸變化率應(yīng)小于1%；隔熱性能應(yīng)符合表中要求。 |
目前常用的動力電池保溫隔熱材料有泡棉、塑料泡沫、超細(xì)玻璃棉、高硅氧棉、真空絕熱板、二氧化硅氣凝膠等。氣凝膠隔熱片與傳統(tǒng)的動力電池隔熱片相比，具有阻燃、耐高溫、導(dǎo)熱系數(shù)低、不產(chǎn)生有毒氣體、防水防潮防震、質(zhì)輕、價低、厚度薄等特點(diǎn)。
氣凝膠電池隔熱片在新能源汽車的市場前景
國務(wù)院辦公廳2020年10月20日印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》指出，發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路，是應(yīng)對氣候變化、推動綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。到2025年，新能源汽車新車銷量占比將達(dá)到25%左右，動力電池、驅(qū)動電機(jī)、車用操作系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破，安全水平全面提升。
氣凝膠雖然價格較高，但其安全性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他傳統(tǒng)隔熱材料，是公認(rèn)的最佳的動力電池隔熱阻燃材料。隨著人們對新能源汽車安全性能的逐漸重視，在對安全性能要求較高的電動客車和高檔新能源轎車中應(yīng)用氣凝膠隔熱材料無疑是最佳的選擇。如果2025年全國汽車銷量達(dá)到3500萬輛，那么新能源汽車相當(dāng)于800多萬輛的銷量預(yù)期，氣凝膠應(yīng)用前景廣闊。隨著氣凝膠材料工藝的成熟和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，其價格必然會下降，在新能源汽車動力電池中的應(yīng)用和市場滲透率也必將隨著新能源汽車的行業(yè)增長而激增。
