南工大科研團隊首創(chuàng)耐1200℃的“防火墻”

(資料圖片)

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□南京日報/紫金山新聞記者李花 通訊員楊芳

新能源汽車離不開新能源動力電池，動力電池一旦發(fā)生熱失控，從冒煙到爆炸僅需56秒。如何迅速阻斷某一個電芯熱失控時的熱傳遞？日前，江蘇先進(jìn)無機功能復(fù)合料協(xié)同創(chuàng)新中心主任、南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院沈曉冬教授團隊國際首創(chuàng)并量產(chǎn)的耐1200℃高溫氧化硅氣凝膠材料成功應(yīng)用于鋰離子動力電池芯組間的隔熱，為芯組構(gòu)筑了一道高性能“防火墻”，為動力電池穿上安全“隔熱服”。

“氣凝膠納米級網(wǎng)狀骨構(gòu)孔洞中超99%的空隙由空氣填充?！鄙驎远淌诮榻B說，空氣是熱的不良導(dǎo)體，而氣凝膠中的空氣被網(wǎng)格絆住了“腳”，無法流動，因此導(dǎo)熱能力變?nèi)?，成了隔熱“明星”?/p>

“氣凝膠單體太過脆弱，無法獨當(dāng)一面，必須借助基材的結(jié)構(gòu)強度?！眻F隊成員孔勇副教授告訴記者。如何提高氧化硅氣凝膠材料高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，沈曉冬教授提出了用陶瓷做基材的新創(chuàng)意，在用陶瓷作為基材加固的過程中，空隙里產(chǎn)生了酒精。但實驗表明，納米孔隙中飽含的液體在分離時會產(chǎn)生巨大張力，而這會讓網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)面臨崩塌的風(fēng)險。

“就好像濕了的衣服晾干容易起褶皺、變形?！鄙驎远淌谛蜗蟮亟榻B道，潮濕的衣服表面水分自帶張力，衣服脫水（干燥）后表面的張力隨水分消失而消失。

如何有效地保護氣凝膠內(nèi)部薄如蟬翼的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)？用氣體填充，成為一個大膽的設(shè)想。經(jīng)過大量的實驗，專家發(fā)現(xiàn)，干燥釜（一種干燥設(shè)備）內(nèi)的二氧化碳在特定溫度和壓力，即超臨界狀態(tài)下會同時擁有液態(tài)或氣態(tài)特征。于是，研究團隊利用這一特點，在超臨界狀態(tài)下“秒”抽酒精，由空氣代替酒精入駐孔隙，保護凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

“這個大膽的設(shè)想成功了。我們在動力電池每兩個電芯組之間放入研發(fā)的氣凝膠材料，并通過引爆其中一塊電芯，來考驗在氣凝膠保護下的其余4塊測試電芯能否抵御高溫失控的危險?！眻F隊成員仲亞副教授開心地介紹說，經(jīng)過多次試驗，他們發(fā)現(xiàn)電芯被引爆后高達(dá)1200℃的火焰沒有突破氣凝膠所筑就的“防火墻”。

今年5月，沈曉冬團隊研發(fā)的耐1200℃新型氣凝膠產(chǎn)品“橫空出世”，并在江蘇珈云新材料有限公司完成A輪融資，實現(xiàn)了高性能氧化硅氣凝膠系列產(chǎn)品量產(chǎn)，也取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

沈曉冬教授表示，氣凝膠技術(shù)還有無限大的市場空間，作為研究者，他們還必須奮力攀登，齊心助力氣凝膠生產(chǎn)向“國際化”轉(zhuǎn)變。