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清华大学
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高性能微纳米纤维制造与应用

2024-11-29 17:41:42
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
所属领域:
新能源与节能环保
项目成果/简介:

1. 痛点问题

目前,国内外制备陶瓷纤维通常采用溶液纺丝等技术,以美国3M 公司Nextel系列陶瓷纤维技术最为成熟、性能最优,其中应用于航空航天热防护的Nextel-312、Nextel-440两种型号(耐温1300℃,直径约10μm)对中国禁售,Nextel-610、Nextel-720等用于陶瓷基、金属基复合材料的非禁运纤维售价极高(8000 元/kg)。清华大学团队基于自主创新的气纺丝宏量制备技术,可实现耐温1400℃、直径0.5μm的陶瓷超细纤维批量制备,性能优于3M公司产品,且具有更高柔性,预期定价大幅低于3M同级产品。以清华团队开发的陶瓷超细纤维为原材料,制备的陶瓷纤维柔性绝热毡、陶瓷纤维隔热瓦已在某型号高超音速飞行器上通过飞行演示验证。基于超细陶瓷纤维的动力电池防火隔热垫片已在比亚迪、宁德时代、国轩高科等公司通过产品验证,急需加快产业化布局。

2. 解决方案

超细多晶莫来石纤维棉(对标美国3M公司Nextel®-440)宏量制备技术趋于稳定,具备工业小试条件;初步掌握超细硼硅酸铝纤维棉(3Al2O3·B2O3·2SiO2,对标3M公司Nextel®-312)的制备方法,获得实验室气纺丝样品。

在动力/储能电池电芯间防火绝热垫片研制方面,开发出陶瓷橡胶防火绝热垫片、水凝胶相变热管理垫片等两类新产品,与传统超临界干燥气凝胶垫片相比制造成本大幅降低,有效推动新能源电池行业降本增效。动力电池电芯间防火隔热垫片已在多个型号汽车电池上获得应用。

应用范围:

应用领域:动力/储能锂离子电池热失控防护;

目标客户:锂离子电池生产厂家;

目标市场规模:动力电池防火垫片市场约为数十亿,储能电池防火垫片市场超百亿规模,该细分市场处于高速增长期。

项目阶段:

该成果的应用,预期在未来5年内为被授权企业创造客观的经济效益。

效益分析:

动力/储能锂离子电池防火绝热垫片产品方面:市场上的竞品是SiO2气凝胶垫片,目前从事SiO2气凝胶垫片生产和销售的企业包括美国Aspen Aerogels、国内的爱彼爱和、泛锐熠辉、纳诺、中国化学华陆新材等公司,该领域市场容量约20~50亿元/年,储能垫片的市场容量更大但是对产品售价更敏感。清华大学团队陶瓷橡胶隔热垫产品制造成本比主流气凝胶产品低40~60%,具有明显成本优势。陶瓷橡胶隔热垫产品低温绝热性能与传统气凝胶垫片持平,高温绝热性能优于传统气凝胶垫片。

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