極端溫度條件下電子設(shè)備的熱管理非常重要。具有低熱阻的碳基材料有利于冷卻電子設(shè)備，而具有高熱阻的氣凝膠則起到隔熱作用。然而，使用相同的材料實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)和隔熱是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。近期，廈門大學(xué)張學(xué)驁教授、蔡偉偉教授、張宇鋒副教授研究采用溶劑熱法合成了石墨烯氣凝膠，高溫退火降低了石墨烯氣凝膠的熱阻。具有可調(diào)熱阻的彈性石墨烯氣凝膠使其具有隔熱和導(dǎo)熱的雙重功能成為可能。80%壓縮應(yīng)變的石墨烯氣凝膠的熱阻比原始狀態(tài)低3.3倍。在鋰離子電池（LIB）的熱管理過(guò)程中，原始的石墨烯氣凝膠就像一個(gè)熱絕緣體，在環(huán)境溫度較低（-20°C）時(shí)防止LIB的熱量損失，從而使溫度提高9°C，并使LIB的放電容量提高26%。相反，當(dāng)工作溫度較高（40°C）時(shí)，具有低熱阻的壓縮石墨烯氣凝膠充當(dāng)熱界面材料，將 LIB 的過(guò)多熱量散發(fā)出去，防止過(guò)熱。相關(guān)研究成果以“Graphene aerogel with reversibly tunable thermal resistance for battery thermal management”為題發(fā)表于《J. Mater. Chem. A》。
圖1 GA和GA3000的熱性能及表征
圖2 GA3000的熱性能和力學(xué)性能
圖3 GA3000用于LIB熱管理的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
圖4 a/b)在冷和熱環(huán)境下工作的LIB熱管理系統(tǒng)示意圖。（c-g）基于COMSOL模擬的lib在-20℃和40℃下表面溫度的比較，f) LIBs與ga3000接觸界面示意圖。h) LIBs與CGA3000接觸界面示意圖
圖5 熱和冷環(huán)境下LIB的熱管理
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