近期电池新闻媒体平台Batteries News发布了一篇关于Cabot气凝胶特点的文章，写的比较全面，小编将翻译后的文章进行转发，分享给读者。
气凝胶市场机会和应用概述
全球电动汽车市场正在以前所未有的速度扩张。预测显示，电动汽车销量将从 2023 年的每年 1000 万辆大幅增长到 2030 年的 4200 万辆，复合年增长率为 23%。
到 2030 年，预计全球销售的所有新车中 35% 将是纯电动汽车 (BEV)。与此同时，严格的全球安全法规正在推动电动汽车中使用的锂离子电池采用隔热屏障。
这些措施旨在减轻电动汽车电池中罕见但危险的热失控事件引起的火灾风险。热失控起源于电池单元，可由短路、电池缺陷或外部因素（例如钉子刺穿电池组）引起的机械故障触发。
这些热事件对乘客和财产造成危险，并可能导致汽车原始设备制造商 (OEM) 进行昂贵的车辆召回。全球安全法规规定，在发生热失控事件时，“乘客至少有五分钟时间离开车辆”（即 UN ECE GTR 20 EVS）。
随着电动汽车市场的不断增长，电动汽车电池组中使用的防火材料的需求将会增加。由于气凝胶具有卓越的隔热、压缩和轻质特性，预计将在纯电动汽车的电池和电池组层面得到采用。迄今为止，气凝胶已用于软包和棱柱形电池类型以及锂离子电池阴极化学物质：1) 镍钴铝/锰 (NCx)；2）磷酸铁锂（LFP）。圆柱形电池类型目前使用泡沫和灌封剂进行热管理。用于软包和棱柱形电池应用的热障通常建立在气凝胶的隔热功能之上，通过结合补充材料（例如用于压缩的泡沫和防止电弧的云母）。
此外，由电池电动汽车应用驱动的气凝胶需求预计将从 2023 年的约 2 亿美元增长到 2034 年的 18 亿美元。三分之二的气凝胶需求将用于放置在电池单元之间的隔热层，三分之一将用于在包级别使用。通常，最薄的热障 (1mm-2mm) 用于电池之间，因为这是空间最受限的子应用，而较厚的热障 (3mm-5mm) 用于电池组级别，因为这是最后一个电池和客舱之间的防火线。
在电动汽车中，许多电池单元紧密堆叠在一起，因此如果一个电池单元发生热失控，除非使用足够的隔热材料，否则它可能会级联到相邻的电池单元。以绿色显示的被动热障放置在电池单元之间、电池模块中以及电池组级别，以遏制和减缓热传播。
卡博特公司通过提供 ENTERA TM气凝胶颗粒参与电动汽车热管理价值链。卡博特生产并向下游配方设计师销售气凝胶颗粒，这些配方设计师正在为此应用开发热障。
ENTERA 气凝胶为最终热障提供了良好的隔热性能。例如，配方设计师可以将气凝胶颗粒与玻璃纤维、陶瓷纤维、粘合剂和其他加工助剂等材料相结合，以制造气凝胶垫和毯子。然后，这些垫可以与泡沫和云母等补充材料相结合，制成最终的热障，然后将其出售给汽车原始设备制造商和电池供应商。
卡博特ENTERA TM气凝胶颗粒 – 减轻电池电动汽车的热失控风险
ENTERA 气凝胶颗粒能够为电池电动汽车制造高度绝缘、不易燃的薄隔热层。气凝胶由超过 90% 的空气组成，是地球上最好的绝缘体之一。卡博特制造了一种独特形式的二氧化硅气凝胶 - 直径范围为 0.1 毫米 - 1.2 毫米的 ENTERA 颗粒，具有纳米尺寸的孔 - 通过低导热率减少热传播。由于气凝胶颗粒的高度多孔形态，含有热量的各个气体分子之间的相互作用被延迟，从而大大减少了通过含有它们的材料的传热。
ENTERA 气凝胶颗粒具有巨大的配方灵活性，可以融入多种类型的热障中，包括毯子、垫、片材、薄膜、泡沫和涂层。ENTERA 气凝胶具有多种特性，可实现突破性的性能：1) 极低的导热率；2）优良的热稳定性；3）极低的密度；4）化学稳定性；5）疏水性；6) 低粉尘潜力。
ENTERA 气凝胶在空间有限的应用中提供卓越的绝缘性能，能够优化电池组空间以容纳额外的电池，以延长行驶里程，这是电动汽车购买者的一个关键因素。导热率越低，通过材料传递的热量就越少。鉴于其极低的导热率，ENTERA 气凝胶能够以最薄的形式完成所需的工作。
条形图预测了三种不同材料提供相同隔热效果所需的厚度。与陶瓷纸相比，气凝胶可以将所需的隔热层厚度减少两倍，与硅酮泡沫相比，可以减少三倍。
此外，即使在热失控期间达到的温度下，ENTERA 气凝胶也具有出色的热稳定性。卡博特测试表明，ENTERA 气凝胶在暴露于高达 1000 °C 的温度 30 分钟后仍保持极低的导热率 (≤ 25 mW/mK)。相对于电动汽车常用的其他防火材料，ENTERA 气凝胶还具有极低的密度。这种极低的密度有助于车辆轻量化，增加每次电池充电的行驶里程，并减少与电动汽车供电相关的排放。
ENTERA 气凝胶颗粒还可以增强应用于电池组盖内部的阻燃涂层的性能。事实证明，这些可喷涂气凝胶涂层的绝缘性比厚度为 2 毫米至 5 毫米的陶瓷涂层高 60%-70%。
卡博特ENTERA TM气凝胶热障– 降低电池电动汽车的热失控风险
ENTERA 气凝胶是一种出色的隔热添加剂，适用于电池电动汽车的隔热层，可最大限度地降低热失控风险。卡博特使用 ENTERA 气凝胶开发了气凝胶垫原型，以展示我们的颗粒可以达到的性能水平。ENTERA 气凝胶可以用玻璃纤维、陶瓷纤维和其他材料配制。卡博特不出售原型垫。这些颗粒能够生产具有良好厚度均匀性的薄焊盘（1mm-2mm 或更大）。该垫还具有出色的隔热性能，室温下的导热系数低于 25 mW/mK，不易燃，并通过了 UL94 V0 测试。
更重要的是，卡博特进行了电池供应商和原始设备制造商常用的“热冷板”测试，证实了采用 ENTERAaerogel 颗粒配制的绝缘垫可以抑制电动汽车电池中的热传播的水平。冷热板测试系统用于模拟热失控条件，其中热板模拟热失控触发电池，冷板作为普通电池。在热板和冷板之间插入气凝胶垫以减少热传播。热电偶连接到与气凝胶垫接触的板的热侧和冷侧，并向热板和冷板之间的垫施加 50 psi 的压力。将热板从室温加热至650°C并记录温度10分钟。
该性能测试表明，与相同厚度但不含气凝胶的玻璃或陶瓷纤维垫相比，包含 ENTERA 气凝胶的垫可将隔热性能提高 100°C。热侧和冷侧之间的温差 (Delta-T) 至关重要，因为它是衡量从热失控触发单元到相邻单元的热传播（热传递）阻力水平的指标。
高 Delta-T 可能意味着热失控事件可以被控制在一个电池中，从而最大限度地减少热失控在整个电池组中传播的可能性，最终可以为乘客提供足够的时间离开车辆。锂离子电池热失控起始温度和峰值温度因阴极化学物质（例如 NCx、LFP）而异，并且 ENTERA TM气凝胶垫可以制成各种厚度，以提供必要的绝缘，以满足电动汽车电池的各种要求。
此外，卡博特的由 ENTERA 气凝胶制成的原型隔热垫表现出强大的机械性能，使其能够用于常见的下游工艺，如层压、粘合和卷对卷制造，而不会破裂。
即使使用 40% 质量的气凝胶颗粒，原型垫仍保持非常高的拉伸强度。除了组装过程中的高强度要求外，插入电池之间的气凝胶垫还必须具有良好的弹性，因为电池在充电/放电循环期间会膨胀和收缩。在循环压缩测试（0-50% 压缩）中，含有 ENTERA 气凝胶颗粒的护垫在循环过程中表现出出色的弹性。
最后，卡博特证明了 ENTERA 气凝胶隔热垫与通常纳入最终热障的粘合剂和补充材料兼容。这可以包括泡沫压缩垫以及云母片以防止电弧，从而能够制造具有附加功能的多层热障结构。
ENTERA TM气凝胶产品供应
卡博特于 2023 年推出了用于电动汽车的 ENTERA 气凝胶，重点是提供配方灵活性并为电池电动汽车提供绝缘性能。ENTERA气凝胶产品组合由三款产品组成：EV5200、EV5400和EV5800。对于开发毯子、垫子、片材、薄膜和泡沫的配方设计师来说，ENTERA EV5200 气凝胶非常适合。如果在分散 EV5200 时遇到挑战，ENTERA EV5400 气凝胶是一种替代选择。对于开发可喷涂阻燃涂层或非常薄的绝缘层的客户来说，ENTERA EV5800 因其粒径小且粒径分布窄而非常适合。
严格的全球安全法规正在推动电动汽车电池组采用热障，确保乘客在发生热失控（可能导致火灾）时能够安全地离开车辆。气凝胶是地球上最好的绝缘材料之一，使其成为电动汽车电池组等空间受限应用的理想解决方案。
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来源：新能源汽车行业研究， Batteries News & Cabot
2024年3月20 （下午） |
大会签到&展示交流 |
2024年3月21日 （上午） |
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2024年3月21日 （下午） 至 2024年3月22日 （上午） |
分论坛一 中国新能源汽车动力电池热管理与热安全创新发展论坛 |
分论坛二 中国新能源汽车动力电池用胶粘剂创新发展论坛 |
分论坛三 中国新能源汽车动力电池轻量化创新发展论坛 |
主 题 内 容
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大会主论坛
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市场趋势分析，电池结构变革，超充与高电压，机遇与挑战？
大会分享嘉宾： 蔚来汽车，电池结构主任工程师 蜂巢能源，技术总监 国轩高科 ，研发中心副院长 三一电动 ，副总经理 伊维智库，总经理 更多发言嘉宾确认中……
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分论坛一：
中国新能源汽车动力电池热管理与热安全创新发展论坛
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电池热管理对整个电池系统来说至关重要，对更快的充电、更长的续航和防止热扩散具有重要意义，本次旨在探讨电池热管理的挑战和机遇，探索优化电池热性能的技术、策略和最佳实践的进展。
阻燃级硅胶/PP/PE等发泡泡棉在电芯间的应用 电池模组的端板、侧板及汇流排集成绝缘解决方案 电芯间气凝胶的应用
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分论坛二：
中国新能源汽车动力电池用胶粘剂创新发展论坛
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热失控作为电动车安全问题核心考量因素，对车及电池内部的材料在机械安全性、热管理性能提出了更高要求，从而有望带动新能源车内导热、密封材料迎来二次爆发 。
模组级胶粘剂的应用：
电芯级胶粘剂的应用：
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分论坛三：
中国新能源汽车动力电池轻量化创新发展论坛
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