نشریه ساینس اند تکنولوژی دیلی (Science and Technology Daily)، بهتازگی گزارشی در مورد عایق حرارتی ۱۳۰۰ درجهای چینیها منتشر کرده است. این دیوار آتش، یک عایق حرارتی برای باتریهای لیتیومی است که توسط تیمی تحقیقاتی از دانشگاه فناوری نانجینگ توسعه یافته است. استفاده از این عایق، گامی بلند برای ارتقای ایمنی باتری خودروهای الکتریکی محسوب میشود.
این دستاورد درحالی معرفی شده است که فناوریهای جدید مانند آئروژلها درحال بهبود مقاومت حرارتی باتریها هستند. در سوی دیگر، روند صنعت باتری به سمتی پیش میرود که باتریهای لیتیوم آهن فسفات و باتریهای سدیم – یون درحال تسلط بر این صنعت هستند.
کاهش خطرات و شکافهای ایمنی
ماده جدید معرفی شده توسط محققان چینی، یک ورق عایق از جنس آئروژل سیلیکا (Silica aerogel) است. هدف اصلی این ورق، کند کردن روند انتقال حرارت بین سلولهای باتری لیتیوم – یون در هنگام پدیده فرار حرارتی است. در چنین شرایطی، دمای یک سلول در عرض چند ثانیه به شدت افزایش مییابد و به سلولهای مجاور سرایت میکند.
در آزمایشهای انجام شده، یک ورق ۲.۳ میلیمتری از این عایق به مدت ۵ دقیقه در معرض دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد قرار گرفت. این ورق موفق شد تا دمای سمت دیگر را کمتر از ۱۰۰ درجه نگه دارد. این ماده قادر است عایق بودن خود را تا دو ساعت حفظ کند. عایقهای آئروژلی پیشین تنها تا دمای ۳۰۰ درجه کارایی داشتند که بسیار کمتر از بازه دمای ۶۵۰ تا ۱۰۰۰ درجهای است که هنگام فرار حرارتی سلولهای باتری رخ میدهد. نسخه جدید عایق حرارتی، توانسته است تحمل حرارتی را از ۶۵۰ درجه به ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد ارتقا دهد.
بهبود تولید و ارتقای عملکرد
ساختار آئروژل از شبکه نانو با سوراخهای فراوان تشکیل شده است که ۹۹ درصد آن را هوا تشکیل میدهد. همین موضوع باعث محدود شدن رسانایی گرما میشود. تیم تحقیقاتی چینی با تقویت ساختار آئروژل و تنظیم شرایط کاتالیزور در طول فرآیند سنتز، مقاومت حرارتی آن را بهبود بخشیدهاند.
شکنندگی یکی از مشکلات مهم این ماده است. تیم تحقیقاتی مهندسی آن را تغییر داده است تا پایداری ساختاری آن افزایش یابد و تراکمپذیری کشسانی آن به بیش از ۹۰ درصد برسد. این ویژگی برای باتریها که سلولها در آن بهطور مداوم منبسط و منقبض میشوند، کاملاً ایدهآل است.
محققان چالشهایی را در تولید عایق حرارتی پیدا کردهاند. آنها برای رفع این چالشها، از بهینهسازی فرآیند خشککردن به کمک دیاکسید کربن فوقبحرانی (Supercritical CO2) استفاده کردند. با بازیابی بیش از ۹۹.۵ درصد حلال اتانول، کارایی تولید افزایش یافت و هزینههای مواد اولیه نیز نصف شد. این تغییرات، باعث شده است تا امکان ارتقای تولید از مقیاس آزمایشگاهی به تولید صنعتی فراهم شود.
عایق حرارتی آئروژلی هماکنون در سیستم باتری شرکتهای بزرگ چینی نظیر CATL، بیوایدی، سانگرو و شیائومی درحال استفاده است. علاوهبر خودروهای الکتریکی، این فناوری در صنایع هوافضا و محیطهای صنعتی با دمای بالا نیز کاربرد دارد.
چشمانداز سیاستگذاری و دادههای بازار
در پانزدهمین برنامه توسعه پنجساله چین، مواد پیشرفته و انرژیهای نو بهعنوان بخشهای استراتژیک کشور تعریف شدهاند. به همین دلیل انتظار میرود عایقهای حرارتی آئروژلی از یک قطعه سفارشی و گرانقیمت، به استاندارد فراگیر صنعت باتری تبدیل شوند.
دادههای به دست آمده از بازار خودروهای الکتریکی در چین، نشان میدهد که سلطه باتریهای لیتیوم – آهن – فسفات (LFP) در این کشور همچنان ادامه دارد. در مارس ۲۰۲۶، کل ظرفیت نصبشده باتریها به ۵۶٫۵ گیگاوات ساعت رسید که باتریهای LFP با ظرفیت ۴۵٫۸ گیگاوات ساعت، سهمی ۸۱٫۱ درصدی از این بازار را به خود اختصاص دادند.
در سوی دیگر، باتریهای سهتایی نیکل – کبالت – منگنز (NMC) تنها ۱۰.۷ گیگاوات ساعت از بازار سهم داشتند که نشاندهنده رشد ۷ درصدی نسبت به سال گذشته است. آمار نصب باتری نسبت به سال گذشته با کاهش ۰٫۲ درصدی، تقریباً ثابت باقی مانده است. این موضوع نشان میدهد تقاضا به ثبات رسیده و ترکیب بازار همچنان به شدت به نفع باتریهای LFP است.