面向动力电池安全新要求：电芯卫士以材料创新探索新能源电池安全防护

东北林业大学学生团队在反复实验与企业试制中推进阻燃隔热材料研发。

2026年强制性国家标准GB 38031—2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》正式实施。新标准将热扩散要求提升为“不起火、不爆炸”,实行更严格的整包热安全和机械安全要求,正推动隔热材料向阻燃、隔热、轻质和缓冲等性能协同发展。

围绕这一产业需求,东北林业大学电芯卫士学生团队通过文献检索、企业走访、专家咨询开展系统调研。团队发现现有隔热片往往难以同时兼顾低密度、阻燃性、热阻隔能力等。面对这一行业痛点,团队决定从材料结构和加工工艺两端入手寻找突破。

图1 团队参与新材料产业博览会

18个月攻关,从“发不起来”到30倍发泡

依托东北林业大学“林业工程”世界一流建设学科在轻质泡沫和木材阻燃研究方面的积累,团队走进实验室,开始持续18个月的研发。在减重同时减少传统发泡工艺可能带来的挥发性物质和化学发泡剂残留,团队选择超临界二氧化碳物理发泡。该方法不引入传统化学发泡剂,可减少部分有机溶剂和可燃发泡介质使用,为轻量化材料提供更绿色的制备路径。

针对不同新能源汽车电池结构和使用需求,团队先后实验20余种树脂材料,围绕温度、压力和配方体系开展300余次实验。材料从最初无法稳定发泡,逐步实现泡孔均匀可控,最终发泡倍率超过30倍、密度低至0.1g/cm3。随后,团队采用自研有机—无机杂化技术提升耐热和阻燃性能。围绕相关研究,团队已发表论文6篇、申请发明专利6项。

图2 团队研发的轻质阻燃电池隔热片

走上生产线,把实验参数变成制造方法

实验室样品走向实际应用,还要跨过产业化放大的门槛。团队进入哈尔滨安宜汽车饰件系统有限公司开展生产验证,设备容积、升降温速度、压力稳定性的变化,使实验室参数无法直接照搬。团队在企业一线连续攻关60余天,围绕配方、工艺窗口和设备参数进行100余次调整,从小试条件重新建立适配生产线的工艺体系,最终形成产业化制备方法,相关成果经测试满足动力电池安全应用要求。

“学生创新不能只停留在论文和比赛里,国家和产业真正需要什么,我们就应该努力去解决什么。”项目负责人杨森淼说,“从第一次发泡失败,到反复调整参数,再到把材料送上企业生产线,我们想做的不只是一个样品,而是把专业所学变成解决实际问题的能力,在新能源安全和绿色制造这些国家需要的方向上贡献青年力量。”

图3 团队阻燃隔热片产业化试产

让创新教育与产业需求同向而行

项目推进中,学校持续为团队开放科研平台、提供教师指导、对接企业资源;学校创新创业中心则围绕各个环节提供项目培育与实践支持,帮助学生把课堂知识、科研训练与产业需求连接起来。

从查阅文献到300余次实验,从实验室攻关到企业100余次工艺调整,团队把“安全、轻量、绿色”的目标落实到每个参数中。面对动力电池安全要求持续提升和隔热片标准体系不断完善的新趋势,相关隔热片测试标准也正加快完善。团队仍在继续优化材料性能与工艺稳定性。对他们而言,创新不只是做出一块更轻、更耐热的材料,更是在国家产业升级需要青年力量的地方,把实验室里的探索变成经得起真实场景检验的答案。

图4 团队产业化试产并应用于实车实验