气凝胶是一种隔热性能优异的固体材料,具有高比表面积,纳米级孔洞,低密度等特殊的微观结构,基于这些结构在热学方面表现出优异的性能。

它的导热率~0.012mw/mk、密度~0.16mg/cm3、比表面积在 400-1000m2/g、孔隙率为 90- 99.8%,它化学性能稳定,内部体积99%由气体组成,是目前已知密度最小的固体。气凝胶从发现至今已经经历过三次产业化,目前正处在第四次产业化浪潮的快速发展中。

 

来源 | 福建诏安多利多新材料有限公司

编辑 | 艾邦团队
2010 年开始,国内首批气凝胶生产企业陆续成功开拓了工业设备,管道节能、新能源汽车安全防护、轨交车厢及船体防火隔热保温的应用市场。2017 年,我国发布了《纳米孔气凝胶复合绝热制品》(GB/T34336-2017)国家标准;同年,气凝胶被列入国家重点节能低碳技术推广目录。2019 年,我国气凝胶产量 7.82 万立方米,2019 年我国气凝胶市场规模约为 11.23 亿元。 

 

气凝胶材料可用作涂覆材料,在基体表面添加隔热保护将气凝胶颗粒以及粘合剂、阻燃剂、发泡剂进行混合制备出气凝胶粘合剂组合物,并在气凝胶涂料表面再涂覆热反射层面,可大幅提升原材料的耐热性能。

 

气凝胶材料也可与阻燃剂协同使用,获得更好的阻燃性的同时也能够提高材料的强度和韧性。有一种 Sb2O3-SiO2 复合气凝胶无机阻燃剂,具有较大的比 表面积,其与塑料,橡胶等高分子聚合物基体产生了牢固的界面粘合力,提高 了复合气凝胶阻燃剂在聚合物熔体中的分散性、流动性,提高了阻燃效果,减 少了因添加无机类阻燃剂给聚合物基体造成的力学性能的损失。

 

多利多双面胶与气凝胶复合应用市场
多利多双面胶与气凝胶复合应用市场
多利多双面胶与气凝胶复合应用市场

图源:福建福建诏安多利多新材料有限公司

 

气凝胶材料在能化领域主要应用在能源基础设施的外保温材料,包含蒸馏塔、反应管道、储罐、泵、阀门的保温材料,天然气和 LNG 液化气管道的保温材料,深海管道保温材料,发电厂设备保温材料等。 

 

虽然气凝胶保温的初期投资较传统材料偏高,但其诸多的优良性能、持久的节能收益、显著的绿色环保优势,使之成为一种综合性价比较高的节能产品。高温蒸汽、导热油以及工艺流体介质管线是热电、炼油、化工等领域至关重要的设备,管道常年暴露于空气中,其热损失占整个厂区自然热损失的绝大部分,且所输送介质能量保持率直接关系到产品的保质保量水平,所以选用优良的保温材料至关重要。目前全球大型石化企业如埃克森美孚、壳牌、雪佛龙、中石油、华昌化工等公司炼厂均大量采用气凝胶材料作为保温材料。 

 

气凝胶材料不但能够解决目前三元电池体系及其它电池体系的安全问题,也能够发挥阻燃性能应用于汽车内饰材料中。

 

气凝胶高温耐受能力解决三元电池安全痛点。当车载电池长时间输出电能后,电池内长时间进行化学反应会使得电池体明显发热,存在燃烧、爆炸的风险。传统的芯模组都是采用塑料隔板将电池相互隔开,并没有实际用处,这样不仅重量大还无法起到保护作用,且容易造成电池温度过高导致隔板溶解、着火等问题。现有的采用的防护毡结构简单,容易变形,使其不能很好地与电池组全面接触,且在电池发热严重时其并不能起到很好的隔热效果,而气凝胶复合材料的出现有望解决这一痛点。

 

气凝胶复合材料作为阻燃材料,相比于传统阻燃材料具有质轻、阻燃性能优异、环保性能好等优点。目前新能源汽车蓄电池芯模组采用隔热阻燃材料主要有两种:1)塑料类 PP、ABS、PVC 等,其中以 ABS 工程塑料为主,通常将阻燃剂添加进 PP、ABS 等塑料制成阻燃塑料;2)玻璃纤维、陶瓷纤维棉等防火类材料制成的防火毡。气凝胶作为一种新兴材料,具有优良的绝热阻燃性 能,将气凝胶与工程材料复合而成的气凝胶复合材料具有极为优异的阻燃性 能。泛亚微透开发的 SiO2 气凝胶玻纤毡复合材料,该类材料在常温 25°C 环境下,导热系数可以达到 0.017W/(m·k)以下,在 600°C 高温环境下,导热系数介于 0.047~0.066W/(m·k)之间,它能够将电池包高温耐受能力提高至 800°C 以上。

 

作为电池隔热气凝胶片的生产工艺传统的做法分为喷漆和硅胶框复合 PET 热熔胶,为超声波、高频热压工艺,生产效率不高、流程复杂、成本高。福建诏安多利多新材料有限公司,研发出新型气凝胶生产工艺。采用胶膜一体化生产,可以实现自动化生产流程,提高生产效率,并且优化掉硅胶的成本,大大提升生产量从而降低 20%-30%的成本,为新能源市场节约大量的成本。

 

多利多双面胶与气凝胶复合应用市场
多利多双面胶与气凝胶复合应用市场
图源:福建福建诏安多利多新材料有限公司
多利多双面胶与气凝胶复合应用市场
多利多双面胶与气凝胶复合应用市场

多利多双面胶与气凝胶复合应用市场

图源:上海车展

 

储能的结构用超薄气凝胶可以大大改善隔热功能,而且节省大量空间,在隔片之间福建诏安多利多公司开发黑色阻燃 PET 双面胶、抗电击 5000V,大幅提升气凝胶的隔热效果,如下图所示:

 

多利多双面胶与气凝胶复合应用市场

 

可以形成自动化生产,大大提高了传统硅胶框的复杂生产工艺,而且直接省掉高价的硅胶成本。福建诏安多利多新材料有限公司专注于新能源材料,并提供胶粘制品的方案优化,解决工艺自动一体化生产。 

 

EPDM 泡棉、CR、硅胶发泡材料对新能源电池的安全防护、隔热、绝缘、防震方面有着较高的性能支撑。福建诏安多利多新材料有限公司对EPDM 泡棉、CR、硅胶发泡材料的贴胶、涂胶、复膜工艺有多年的生产经验,主要生产,高性能棉纸双面胶,PET 双面胶,阻燃型双面 胶,电池蓝包膜,PET 热熔胶膜,PⅠ金手指,电池终止胶带,绝缘抗静电胶带,气凝双面胶,可根据客户需求开发特殊性能胶带。愿与行业分享粘胶复合与结构工艺成果。

 

 

新能源电池安全管理解决方案呼之欲出,特别是,具有隔热、阻燃等功能特点的新材料受到市场青睐,气凝胶隔热片是其中最重要的新材料之一。气凝胶隔热片主要用于电池包中、电池单体之间的隔热、阻燃,也可用于车身的隔热、阻燃。气凝胶企业产业链从成胶,封装,到电池包、管道等下游应用,从材料的前驱体到各种纤维如陶瓷纤维,玻璃纤维,泡棉等,以及封装材料如PET、PI膜,热熔胶、硅胶框等,同时也包括在生产过程中的设备,如超临界设备,热压机,模切设备。欢迎相关产业链人士加入。

作者 ab, 808