來源 | Journal of Energy Storage

原文 | https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108566

01

背景介紹

為實現我國2030年二氧化碳排放達峰和2060年碳中和的目標，包括電動汽車和混合動力電動汽車在內的可再生能源汽車近年來得到快速發展。研究表明，可再生能源汽車可減少20%的溫室氣體排放。鋰離子電池由于能量密度高、壽命長等優點被廣泛應用于電動汽車中。鋰電池的性能與電池組的工作溫度和溫度均勻性有很大關系。最佳工作溫度范圍為25℃～50℃，電池組溫差應控制在5℃以內。但在長期的經營過程中，電池在充放電過程中產生的熱量積累，必然會導致溫度升高、溫度均勻性惡化，從而產生爆炸等熱失控安全問題。因此，建立有效的熱管理以確保電池在最佳工作溫度下運行是非常有必要的。熱致柔性復合相變材料（CPCM）近年來在電池熱管理（BTM）領域得到廣泛應用，但其窄溫域和低電阻率不利于保障電池熱安全。

02

成果掠影

近期，河北工業大學孔祥飛教授團隊以石蠟（PA）作為相變材料，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）作為柔性支撐材料，氮化鋁（ALN）作為主要電絕緣材料，膨脹石墨（EG）作為主要導熱增強材料，成功制備出具有增強的電絕緣性能和寬溫域（25℃至60℃）的新型熱致柔性復合相變材料。ALN的添加不僅提高了CPCM的體積電阻率，還有助于材料的循環穩定性。實驗表明，最高溫度和最大溫差可分別控制在47℃和5℃以內，比自然冷卻電池低15.94℃和4.93℃。導熱系數和熱焓分別對保證溫度均勻性和最高溫度起決定性作用，這為CPCM的制備目標提供了指導。相關研究成果以“Wide-temperature flexible phase change materials with enhanced electrical insulation for battery thermal management”為題發表于《Journal of Energy Storage》。

03

圖文導讀

圖1 復合材料的制備工藝。

圖2 (a)測試平臺原理圖；(b)熱電偶設置位置；(c)高精度電池測試系統的設置。

圖3 在SBS：PA = 3：7下加入不同質量EG的泄漏試驗結果。

圖4 CPCMs隨時間推移的泄漏率。

圖5 (a) EG；(b) ALN粉末；(c) SBS@PA與6重量%EG；(d) FS5的SEM圖像。

圖6 PA、SBS、EG、ALN和復合材料的XRD。

圖7 FS7的柔韌性：(a)彎曲；(b)扭轉、拉伸和擠壓。

END

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