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据科技日报 ，在 4 月初举行的第十四届储能国际峰会暨展览会上 ，南京工业大学教授沈晓冬团队展示的一款新质料 ，引发众人关注。这即是全球首款可耐受 1300 ℃高温的新能源锂离子电池用高热阻气凝胶隔热片。" 十五五 " 妄想纲要提出 ，加速新能源、新质料等战略性新兴工业生长 ，这让沈晓冬对未来充满期待：" 我们将增强基础研究和工业化历程 ，推动气凝胶隔热质料重新能源电池的‘高端选配’变为‘主流必配’ ，同时探索开拓其在消防、商业航天、太空算力等领域的应用 ，推动建设中国的气凝胶纳米质料工业系统。"给锂离子电池披上 " 隔热铠甲 "——耐高温二氧化硅气凝胶隔热质料攻关纪实一片只有 A4 纸巨细、硬币厚度 ，轻若无物的隔热片 ，在要害时刻却能成为守护生命的 " 清静卫士 "。在 4 月初举行的第十四届储能国际峰会暨展览会上 ，南京工业大学教授沈晓冬团队展示的一款新质料 ，引发众人关注。这即是全球首款可耐受 1300 ℃高温的新能源锂离子电池用高热阻气凝胶隔热片。" 锂离子电池可谓新能源汽车和储能系统的‘心脏’。电池一旦热失控 ，单个电芯温度可在五六秒内急剧攀升甚至引发爆炸 ，以是迅速阻断高温向相邻电芯转达至关主要。" 沈晓冬双手包裹住一片隔热片 ，向科技日报记者演示 ，若是把双手看作两片相邻的电芯 ，那么气凝胶隔热片就是电芯间的 " 防火墙 "。沈晓冬在 20 多年的时光里 ，向导团队通过调控气凝胶网络结构 ，提升干燥手艺 ，完善加工工艺 ，将气凝胶隔热片的耐温性从最初的 650 ℃ ，提升到现在的 1300 ℃ ，热阻遏时间延伸至 2 小时。现在 ，这些 " 清静卫士 " 已经普遍应用于高温窑炉、航空航天以及宁德时代、比亚迪、阳光电源、小米汽车等企业的动力电池中。耐高温又隔热气凝胶是一种轻质绝热质料。在扫描电镜下 ，它泛起出由无数纳米颗粒编织而成的立体网络结构。" 这张网约 99% 的空间由空气填充。" 沈晓冬指着电脑屏幕上一张电子显微照片诠释 ，" 空气在这张网内被困住‘手脚’无法移动 ，以是气凝胶的热导率比空气还低 ，这让它成为质料界的‘隔热之王’。"与生俱来的 " 先天 " ，让气凝胶在锂离子电池中找到了 " 保存感 "。" 电池内部空间寸土寸金 ，这要求隔热质料既轻薄 ，又隔热耐温 ，气凝胶便有了用武之地。" 沈晓冬先容 ，几年前 ，海内头部新能源汽车厂商探索将气凝胶应用到电芯距离热 ，但其时的隔热片只能遭受 300 ℃的温度 ，而电芯燃烧或者爆炸时的瞬间温度往往在 650 ℃甚至 1000 ℃以上。" 其时厂商一度要放弃气凝胶这条手艺蹊径。" 此前已经将气凝胶应用于热力管道保温、航天等领域的沈晓冬向厂商自荐 ，要为气凝胶争取一个证实自己的机会。" 要让气凝胶耐受 1000 ℃以上的高温 ，就要让纳米孔骨架更结实 ，纳米颗粒间团结得更细密。" 团队焦点成员、南京工业大学教授崔升和同事先是向原质料中加入氧化物 ，试图让气凝胶更结实、不坍塌 ，但却发明隔热性能下降了。" 能否增添纳米颗粒的比外貌积 ，抑制热传导？" 团队焦点成员、南京工业大学教授孔勇查遍文献无果 ，抱着试试看的心态 ，向原质料中添加催化剂 ，但气凝胶经由干燥后体积大幅缩小 ，隔热性能比原来更差。此路欠亨 ，团队回到起点�？子掠种匦律笤拇呋恋乃峒疃�。几经调试终于发明 ，偏酸性的条件下 ，颗粒之间的结协力较弱 ，以是气凝胶结构不牢靠。他将催化剂调成碱性值更大时 ，骨架稳固了 ，成型后的气凝胶也能坚持稳固结构了。" 纳米颗粒之间就像用胶水黏着一样 ，既包管了气凝胶的隔热性 ，又提高了耐温性。" 孔勇说 ，最终团队研发的 2.3 毫米厚的气凝胶隔热片 ，可以在一面遭受 1000 ℃的高温 5 分钟后 ，另一面温度不凌驾 100 ℃。低本钱 " 干湿疏散 "制备气凝胶 ，质料是基础 ，历程是要害。" 高效超临界干燥手艺即是极难掌握的要害历程。" 沈晓冬先容。所谓超临界干燥 ，是将湿凝胶中的溶剂用处于超临界状态的二氧化碳从纳米孔中 " 萃取 " 出来 ，再缓慢泄压 ，使其变为气态逸出 ，从而让纳米孔内仅留下空气且结构完好无损 ，最终获得气凝胶。然而 ，早期超临界干燥手艺仅能知足实验室需求。工业界既缺乏完善装备 ，又因工艺不可熟导致制备效率低。无履历可循、无工业支持 ，沈晓冬团队的探索之路充满磨练。" 气凝胶很脆 ，没法单独使用。必需借助基材的结构强度。" 因此 ，团队将含有大宗酒精和水的湿凝胶溶液浸到陶瓷纤维中 ，放进干燥釜里 ，原本预计仅需 2 至 4 小时就醒目燥好 ，但十几个小时后照旧湿漉漉 ，生产效率极低。怎样让湿凝胶迅速干透 ，成为首当其冲的难题。团队焦点成员、江苏珈云新质料有限公司总司理滕凯明领衔开启了一场系统性攻关：首先降低湿凝胶含水量 ，将酒精纯度提升至 95% 以上 ，以提高二氧化碳的萃取效率；随后又历时一年多 ，设计出多种柔性透气隔网 ，优化了气凝胶毡层间二氧化碳流场漫衍、强化了二氧化碳的扩散传输通道 ，使得超临界二氧化碳更快速进入凝胶的纳米逍遥中 ，与孔内的酒精举行高效传质。干燥釜内的压力控制同样禁止小觑�？焖傩寡顾淠芴嵘� ，但压力震荡对纳米孔的攻击会导致气凝胶开裂破碎。于是团队实验每 10 分钟泄压一次 ，逐步摸清泄压快慢与纳米孔坚持率之间的最佳平衡点。本钱控制是超临界干燥的另一道坎。每一次超临界干燥 ，都会从湿凝胶中萃取出大宗酒精。" 这些酒精是不是可以作为原质料接纳使用？" 滕凯明看到了开源节约的契机。他们又花了约莫两年时间 ，开发了一套工艺 ，先针对酒精中的差别杂质加入化学药剂举行预处置惩罚 ，破损其与酒精的互溶关系 ，再通过精馏提纯 ，最终实现乙醇接纳率超 99.5% ，仅质料本钱便降低了一半以上。弹性压缩超 90%工艺稳固性问题解决后 ，现实应用场景又带来新问题。古板二氧化硅气凝胶是典范的脆性子料 ，一捏就碎。但新能源电池、储能电池在充放电时 ，就像 " 呼吸 " 一样 ，会一直膨胀、缩短 ，对气凝胶形成重复挤压。怎样让气凝胶柔软可压缩 ，又能在压缩后坚持回弹和支持性 ，同时还能不破损纳米孔 ，组成一个 " 不可能三角 "。这一次的破题灵感 ，来自气凝胶的 " 亲戚 " ——硅橡胶。硅橡胶能在 -100 ℃至 300 ℃的宽泛温度规模内坚持弹性 ，且物理性能转变极小。" 能否模拟硅橡胶的分子构型 ，将气凝胶从刚性结构酿成弹性结构？" 孔勇提出这一构想 ，并向导团队举行 " 微型手术 " ，通过选择性 " 敲除 " 纳米孔网格的部分毗连节点 ，让整张网相对松散、更 Q 弹�？子麓蛄烁隼纾�" 这类似搭脚手架 ，若是每根钢管和毗连件都严丝合缝 ，整个作业平台就都很稳固；但松开其中几个毗连件 ，平台就会摇晃一些 ，泛起滑移 ，但又不会散架。"" 敲除 " 是个细腻活。多了 ，整个网络散架 ，耐高温顺高效隔热就无从谈起；少了 ，质料又硬邦邦�？子潞屯哦右淮未蔚赝ü呋恋挠昧亢椭掷� ，调试反应溶液的酸碱度 ，为气凝胶纳米孔生长历程中的水解—聚合反应提供温顺可控的情形 ，使气凝胶骨架长成一种长链的、相对松散自由的形态 ，气凝胶弹性压缩超 90% 而结构和性能依然没有被破损。历经多年手艺迭代 ，沈晓冬团队已经研发出碳化硅、氮化硅、氮化铝、氮化硼等多种耐高温气凝胶隔热质料。2025 年 ，江苏珈云新质料有限公司实现销售收入 2 亿余元。" 十五五 " 妄想纲要提出 ，加速新能源、新质料等战略性新兴工业生长 ，这让沈晓冬对未来充满期待：" 我们将增强基础研究和工业化历程 ，推动气凝胶隔热质料重新能源电池的‘高端选配’变为‘主流必配’ ，同时探索开拓其在消防、商业航天、太空算力等领域的应用 ，推动建设中国的气凝胶纳米质料工业系统。"