一家生产防火电池材料的公司刚刚从美国能源部获得了 6.706 亿美元的贷款承诺。

Aspen Aerogels 公司生产的隔热材料能够放置在电动汽车电池内部，防止或减缓热量和火焰在电池组内的扩散。该公司正在乔治亚州建设新工厂，能源部的贷款将帮助其完成该项目。

随着越来越多的电动汽车上路，尽管电池火灾相对少见，其潜在危险引起了越来越多的关注。相比燃油汽车，电池火灾更难扑灭，而且复燃的风险更高，给驾驶员和救援人员带来严重威胁。Aspen Aerogels 的热屏障材料能够显著提升电池的安全性。

“我们的目标是确保这些材料有助于实现我们共同追求的关键电池安全目标，”能源部贷款计划办公室主任 Jigar Shah 表示。

通用汽车、丰田和奥迪等汽车制造商已经在其车辆中使用了 Aspen Aerogels 的材料。如果新工厂按计划投产并满负荷运作，预计每年可为超过 200 万辆电动汽车提供材料。

当锂离子电池受损或短路时，可能会发生“热失控”现象，这是一种热量和化学反应的反馈循环，可能导致火灾或爆炸。电动汽车的电池组由多个小型电池单元组成，因此一旦某个单元出现问题，可能会波及整个电池组。

Aspen Aerogels 的热屏障材料可以被放置在电池单元之间形成一道阻隔，防止问题蔓延。根据汽车制造商的设计方案，气凝胶材料至少可以减缓热失控的传播速度，给司机争取足够的逃生时间。或者，汽车制造商也可以利用这些材料设计能够局部隔离故障的电池组，从而避免整车发生大火，而只限于小范围的损害。Young 解释道。

因为气凝胶的主要成分是微小的空气囊，它具有极佳的隔热效果。Aspen 公司早在 2000 年代初就因获得 NASA 的研究资助，探索其材料在宇航服等领域的应用。此后，公司向石油炼化厂和液化天然气终端等设施提供材料，CEO Don Young 表示。

公司自 2021 年开始将气凝胶应用于电池领域。当时与通用汽车合作，帮助解决雪佛兰 Bolt 电池起火的问题，Young 说道。

虽然气凝胶能够减少电池火灾的严重性，但它们并不能完全防止热失控事件的发生。“目前还没有任何商业技术能够可靠地防止热失控事件发生，”LG 化学的研究员 In Taek Song 在一封电子邮件中表示。他所在的团队最近刚刚发布了一项关于锂离子电池安全设备的研究。锂离子电池内部含有易燃材料，且储存着大量能量。

汽车制造商和电池生产商已经采取了一些措施来降低热失控的风险，包括电池管理系统，这些系统能够监控和控制电池状况，防止火灾发生。热绝缘材料，尤其是气凝胶制成的材料，是限制热失控事件损害的有效工具之一。

不过，这类材料的一个潜在缺点是会增加电池的体积，进而降低电池的能量密度——即单位体积或重量下的能量储存量。较高的能量密度意味着更长的续航里程，这是许多电动汽车消费者关注的关键点。气凝胶的优势在于它非常轻，主要由空气组成，因此对能量密度的影响要小于其他材料。

Aspen 的热屏障材料厚度通常在 1 到 4 毫米之间，可以放置在电池单元之间。根据不同的汽车制造商和车型，使用这种材料的成本大约为每辆车 300 到 1000 美元，Young 表示。

图｜一支铅笔放在隔热层上以显示其相对厚度（来源：MIT TR）

市场正在快速增长。公司 2021 年刚开始销售电池材料时，年销售额为 700 万美元。到了 2023 年，这一数字已增至 1.1 亿美元，Young 表示，预计 2024 年销售额将再次翻倍。

Aspen Aerogels 目前在罗德岛州的工厂为电动汽车电池和其他行业（如石油和天然气行业）生产材料。“我们的工厂产能已经满负荷运转。”Young 说道。能源部的贷款将用于支持乔治亚州新工厂的建设，专门用于生产电动汽车电池材料。Young 表示，计划在 2027 年初让该工厂投入运营。

“这笔贷款的目的是帮助他们在乔治亚州建成首个大规模商业工厂。”Shah 说道，公司需要满足某些财务和技术要求，才能最终获得这笔资金。

“这笔贷款对我们来说至关重要，能够帮助我们完成这一项目。”Young 补充道。