相變材料冷卻
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
相變材料冷卻的視頻教程
414-基于相變材料回填并考慮地下水滲流影響的U形地埋管換熱器仿真
備注：模型參數同404案例。 模型圖 仿真工況 入口條件：流體速度0.6m/s，velocity inlet，水溫36℃，直徑26mm。 土壤原始溫度：16℃。 計算域外圍和底部設為初溫16℃，計算域頂部設為絕熱邊界。 網格圖 說明：實際應用時需要進行網格無關性驗證，以便選取合適的網格數量（兼顧計算速度和計算質量）。 因此處字數限制，未展示全部更為詳細的結果及工況介紹等內容
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相變材料冷卻的實例教程
基于comsol的鋰電池組電化學耦合風冷相變分析 ￥2500
案例討論了不同的相變溫度對系統冷卻效果的影響，發現相變溫度不同，并不會影響系統最終的穩定溫度；在相變溫度附近開啟液冷系統輔助冷卻，冷能被相變材料吸收，系統溫度穩定維持在相變溫度。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/201910/imgs/84abe0f708e04222b72f0a3dbf6bad16.jpeg">四周相變材料，A、B方向有水冷管道</p><p><br></p><p>相變材料冷卻系統，對于鋰電池冷卻來說，還是一種新的冷卻方式，研究案例不多，并且主要以仿真為主。相變材料，由于相變潛熱是物質的天然屬性，想要有質的提高，需要的周期比較長。就目前的材料看，大功率鋰電池系統單獨使用相變冷卻，不太可能達到冷卻要求。但小功率系統，出于減小系統溫差，延長電池壽命的目的，在原來自然冷卻的基礎上，應用相變材料冷卻系統，效果會比較理想。</p><p><br></p><p><br></p><p>參考</p><p>1 靳鵬超，一種使用相變材料的新型電動汽車電池熱管理系統</p><p>2 尤若波，相變材料在動力電池熱管理中的應用研究</p><p>3 魏增輝，基于相變材料和液冷的LiFePO_4電池包熱管理研究</p><p>4 施尚，鋰電池相變材料_風冷綜合熱管理系統溫升特性</p><p>5 鄧元望，混合動力車用鋰電池相變材料_空氣耦合散熱</p><p>6 金標，泡沫銅_石蠟復合相變材料的車用動力鋰電池散熱分析</p><p>7 南爵，相變散熱在鋰離子電池熱管理中的應用</p><p>8王子晨，泡沫鋁_石蠟復合相變材料蓄熱實驗研究</p><p>（轉載：<a href="http://baijiahao.baidu.com/s?
展開 相變材料作為被動冷卻方法之一，可以作為熱管理介質。當固液轉變發生時，PCM可以吸收相當大的潛熱，同時保持相變區溫度穩定，為電池提供舒適均勻的溫度條件。然而，大多數PCM的傳熱性能較差，并且從固體到液體的相變不可避免地會導致液體泄漏，這兩個問題是PCM大規模實際應用的瓶頸。
為解決這兩個問題，曾嘗試添加填料和封裝材料。在這些添加劑中，膨脹石墨(EG)是最有前途的。通過化學插層和熱剝離制備的EG具有多孔和蠕蟲狀的形態，在導熱路徑構建和防漏封裝方面效果優異。但是EG/PCM材料的機械強度脆弱，此外EG一旦與鋰離子電池的正負極接觸，可能會使電池處于短路的危險之中。因此，為了在電池熱管理中得到更好、更安全的應用，EG/PCM的機械性能和介電性能有待進一步提高。
02成果掠影
近期，華南理工大學的張正國教授團隊針對用于電動汽車熱管理的膨脹石墨(EG)基復合相變材料(PCMs)的高導電性和較差的適應性問題取得新的進展。該團隊合成了一種具有高電阻率和柔性的新型復合相變材料(CPCM)，用于廣泛的電池熱管理。天然橡膠在膨脹石墨和OP44E PCM之間形成了柔性絕緣網絡。CPCM具有較高的儲能密度(156.5 J/g)、較高的電阻率(2700Ω?cm)和優異的導熱系數(3.4 W/mK)。此外，CPCM的柔韌性和形狀適應性可以在室溫下實現，特別是在發生相變時得到提升。由此產生的CPCM通過在3℃高倍率放電循環下將電池組的工作溫度保持在45℃以內，溫差保持在2℃以內，顯示出高效率和熱管理的可靠性。該工作為高效熱管理相關應用提供了一個有希望的選擇。
展開 圖4 基于超擴散增壓射流沸騰表面的相變冷卻性能及應用。
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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。
02
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》。
展開 熱管理系統
當前主流的冷卻方式，已經轉變為液冷以及相變材料冷卻。相變材料冷卻可以配合液冷一起使用，或者單獨在環境不太惡劣的條件下使用。另外還有一種當前國內仍然較多應用的工藝，灌膠。這里灌得是導熱系數遠大于空氣的導熱膠。由導熱膠將電芯散發的熱量傳遞到模組殼體上，再進一步散發到環境中。這種方式，電芯再次單獨替換不太可能但也在一定程度上阻止了熱失控的傳播。
對于液冷，冷板與液冷水管正是液冷系統的組成部件。動力電池模組由電芯層疊而成，而電芯間有間隔排布的冷板，其保證每個電芯都有一個大面接觸到冷板。在液冷技術應用中，必須考慮液冷板的固定，密封性，絕緣性等。
6）電氣設計
動力電池模組的電氣設計包含低壓和高壓兩個部分：
1）低壓設計。在低壓設計時一般需要考慮以下幾個方面的功能：
①通過信號采集線束，將動力電池電壓、溫度信息傳輸到動力電池模組從控板或動力電池模組控制器，動力電池模組控制器設計有均衡功能（主動均衡或者被動均衡或者二者并存）。
②少量的繼電器通斷控制功能可以設計在從控板上，也可以設計在動力電池模組控制器上。
③通過CAN通訊連接動力電池模組控制器和主控板，將動力電池模組信息傳遞出去。
2）高壓設計。高壓設計主要是電芯與電芯之間的串并聯，以及動力電池模組之間的連接導電方式設計，一般模組之間只是考慮串聯方式。這些高壓連接需要達到兩個方面的要求：
①電芯之間的導電件和接觸電阻分布要均勻，否則單體電壓檢測將受到干擾。
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水資源短缺是目前面臨的一個全球性問題，對地球上豐富的海水進行淡化則是解決水資源短缺問題的一個重要途徑。 但傳統的海水淡化往往需要高能量消耗，在一些能源短缺的地區難以實現，因此，亟需一種綠色、高效、可持續的海水淡化方法來緩解上述危機。 太陽光驅動的界面光熱水蒸發，由于其可以通過在遠遠低于水沸騰的溫度下產生蒸汽來進行海水純化，在過去幾年中引起了越來越多的關注。
有機相變材料
來源 | Journal of Energy Chemistry
01
背景介紹
隨著電子設備小型化和集成化的蓬勃發展，用于高級計算的微處理器的功率密度急劇增加。電子設備產生的大量熱量積聚在設備內部，例如集成電路。過熱引起的溫度升高會限制電子設備的工作適應性，導致頻繁的故障甚至自燃。因此，開發提高散熱效率的熱管理材料具有重要的意義。
相變材料
來源 | Nature Communications
01
背景介紹
相變材料(PCMs)是一系列具有優異能量存儲能力的材料，能夠在接近恒定的溫度下存儲/釋放大量潛熱，使其在熱管理技術創新中發揮不可或缺的作用。同時在應對環境污染和能源危機方面具有相當大的潛力。目前，有機固液PCMs(如石蠟、脂肪酸)因其穩定的理化性質、低腐蝕性和天然成本優勢而備受關注
來源 | Small
01
背景介紹
電池是可再生能源生態系統中應用最廣泛、最關鍵的儲能單元。不斷提高能量密度和充電速率的情況下，在一定程度上給電池帶來了動力的同時，也帶來了安全問題，降低了電池的使用可靠性。熱失控是導致電池安全問題的主要因素之一。通常源于充放電過程中嚴重的熱量積累，劇烈的熱量產生會導致鋰電池功能異常甚至爆炸。因此，能夠提供良好的耐熱和機械性能的先進材料對于可靠的電池安全管理非常重要
車用鋰離子動力電池散熱系統冷卻方式主要有：風冷、液冷、相變材料(PCM)冷卻、熱管(HP)冷卻等。風冷、液冷是應用最廣泛的冷卻方式，受技術水平限制，當前國內主要采用風冷，有少數電動車也開始采用系統更為復雜的液冷，如吉利帝豪 EV、江淮 iEV7S，而國外發達國家更多采用液冷，如美國特斯拉、雪佛蘭沃藍達。作為新型冷卻方式，相變材料和熱管冷卻還處于研究和小規模應用階段。
來源 | Small
01
背景介紹
相變材料具有儲存和釋放潛熱的功能，在熱管理領域具有廣闊的應用前景。然而，傳統的相變材料只能一次性釋放完畢所有存儲的能量，而不能像電化學電池一樣能夠按需啟動和停止能量釋放能量，從而造成了極大的不方便和能源浪費。在這種情況下，迫切需要能夠按需啟動和停止能量釋放的間歇性放熱相變材料
對于導彈等應用，相變材料的機載封裝可以吸收電子封裝釋放的熱量，而不需要專用的冷卻系統。相變材料吸收熱量并熔化。根據熱量和相變材料的質量，冷卻效果將持續到所有材料熔化。相反的效果是，當材料將潛熱釋放給周圍環境時，就會發生凍結。冷凍效應的應用可能出現在短時間在大氣層外飛行的導彈中，在重返大氣層之前，可能需要保護電子封裝免受太空的極端寒冷。
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
具有高焓值的有機相變材料（PCM）是理想的儲熱和放熱材料，有望促進熱能利用，緩解能源短缺問題。然而，普通有機相變材料固有的吸光性差、導熱性差、形狀穩定性弱等缺點嚴重制約了太陽能的吸收、轉化和利用。近日，北京化工大學李曉鋒教授、于中振教授團隊通過在 2800 °C 下進行單向冷凍、凍干、碳化和石墨化，首次設計出了由預氧化聚丙烯腈（OPAN）/氧化石墨烯（GO
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
隨著工業的發展，節能減排的要求越來越高。在所有可能的探索中，熱能存儲（TES）為緩解能源供需失衡提供了一種充分且便捷的方式。因此，TES越來越受到人們的關注。相變材料 (PCM) 是 TES 的重要候選材料，因為它在相變過程中具有高潛熱和窄的溫度波動
