用于電池熱管理的高導熱柔性復合相變材料

熱管理博覽會

2023年7月17日 09:35

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來源 | Journal of Energy Storage

背景介紹

隨著電動汽車（EV）和混合動力電動汽車（HEV）的發展，鋰離子電池因其高容量、高電壓、高能量密度和低自放電率而受到廣泛關注。然而，動力鋰電池組在行駛過程中總會產生不同程度的熱量。如果鋰離子電池產生的熱量沒有及時散發，電池的電化學性能會隨著熱量積累而下降。當這種積熱達到一定程度時，就會導致熱失控，甚至起火爆炸。因此，有必要對電池模塊提出有效的電池熱管理方法，以確保電池在正常的安全溫度范圍內運行。

根據傳輸介質的不同，目前已深入研究了空氣冷卻、液體冷卻和相變材料（PCM）冷卻三種冷卻方法。在這些方法中，空氣和液體冷卻作為主動冷卻方法通常需要額外的設備、大空間、高消耗并且增加電動汽車的重量。相比之下，PCM作為被動冷卻方法，具有潛熱高、無需額外動力設備、成本低等優點，近年來備受關注。復合相變材料（CPCM）作為被動電池熱管理系統（BTMS）仍然面臨著易泄漏、高剛性和低導熱率等諸多挑戰。

成果掠影

近期，廣東工業大學材料與能源學院李新喜老師團隊提出了一種具有高抗滲漏和導熱性能的多功能柔性CPCM，利用聚乙二醇和六亞甲基二異氰酸酯的聚合和交聯反應從本質上解決了CPCM的滲漏問題。結果表明，CPCM表現出優異的抗滲漏和彈性性能。

特別是在3wt%氮化鋁和 2 wt% 碳納米管的協同作用下，CPCM的導熱系數明顯提高了2.8倍。此外，采用多功能柔性CPCM的電池模塊即使在1.5C放電倍率下最高溫度也能控制在45℃以下，相應溫差保持在4.3℃以內。憑借這些優異的性能，多功能柔性PEAC可以為提高應用中電池組的熱安全性提供有效的解決方案，這將顯著促進電動汽車的發展。

研究成果以“Multifunctional flexible composite phase change material with high anti-leakage and thermal conductivity performances for battery thermal management”為題發表于《Journal of Energy Storage》。