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相比之下，基于相變材料PCM的電池熱管理系統(tǒng)(BTMS)因其結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、冷卻效率高、維護成本低等優(yōu)點而備受關(guān)注。聚乙二醇(PEG)作為一種節(jié)能環(huán)保的儲能材料材料引起了人們的廣泛關(guān)注，它被認為是一種相變材料是一種很有前途的儲熱材料熔點熱大，熔點均勻，無腐蝕性，熔點范圍寬。 然而，聚乙二醇是一種經(jīng)典的固-液相變物質(zhì)，必須包裝在其中特殊密封容器。

鋰離子電池(LIBs)作為電動汽車儲能的核心部件被廣泛使用。然而，工作溫度嚴重影響LIBs的性能。電池組過熱、過冷或溫度分布不均勻可能導(dǎo)致系統(tǒng)過早失效，甚至發(fā)生火災(zāi)和爆炸。因此，為了安全高效的運行，LIB電池組需要配備優(yōu)秀的熱管理系統(tǒng)。相變材料作為被動冷卻方法之一，可以作為熱管理介質(zhì)。當(dāng)固液轉(zhuǎn)變發(fā)生時，PCM可以吸收相當(dāng)大的潛熱，同時保持相變區(qū)溫度穩(wěn)定，為電池提供舒適均勻的溫度條件。

在充放電循環(huán)性能測試中，采用CPCM薄膜后，鋰離子電池的最高溫度降低了約2℃。這一探索在刺激相變材料的發(fā)展方面展現(xiàn)出巨大的潛力，并為鋰離子電池熱管理提供了一種新技術(shù)。

熱致柔性復(fù)合相變材料（CPCM）近年來在電池熱管理（BTM）領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但其窄溫域和低電阻率不利于保障電池熱安全。

該研究成果對各類型的卡諾電池進行了較為系統(tǒng)的探討。圖6 卡諾電池系統(tǒng)的熱力學(xué)特性研究：(a) 布雷頓循環(huán)卡諾電池；(b) 有機朗肯循環(huán)卡諾電池總結(jié)與展望作為大規(guī)模儲熱與熱機械儲能技術(shù)的重要組成部分，相變儲熱和卡諾電池已受到學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和政府部門的廣泛關(guān)注，相變儲熱和卡諾電池的研究與開發(fā)工作在機理、材料、裝置和系統(tǒng)等層面也取得了長足的進步。

在替代傳統(tǒng)車輛內(nèi)燃機的現(xiàn)有選擇中，電力驅(qū)動的動力總成，包括電動機和機電電池似乎是最有前途的。電池熱管理系統(tǒng)分為有源 TMS、無源 TMS 和混合 TMS。被動熱管理系統(tǒng)，如熱管或受益于相變材料 (PCM) 的系統(tǒng)，可以在不消耗任何能量的情況下控制電池溫度。然而，它們的冷卻能力有限，這意味著它們的可靠性不能滿足汽車傳熱工程師的要求。

02 成果掠影 近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所田爽老師團隊針對鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問題，提出了一種新型混合液體和相變材料（PCM）蜂窩結(jié)構(gòu)的電池熱管理系統(tǒng)（BTMS）。開路電壓（OCV）、內(nèi)阻、開路電壓溫度導(dǎo)數(shù)、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)電池的性能是通過實驗獲得的。

復(fù)合相變材料（CPCM）作為被動電池熱管理系統(tǒng)（BTMS）仍然面臨著易泄漏、高剛性和低導(dǎo)熱率等諸多挑戰(zhàn)。

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。相變材料(PCM)可以為電池系統(tǒng)提供一個緩沖平臺，以應(yīng)對熱沖擊和熱積累等熱失效問題，在電池熱管理系統(tǒng)中受到廣泛關(guān)注。目前的PCM通常與一些導(dǎo)熱絕緣的無機物混合，例如氮化硼(BN)，氧化鋁，氮化鋁，氮化硅，及其雜化物，以提高PCM的導(dǎo)熱性并保持其電絕緣。

</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(tǒng)</p><p>2 尤若波，相變材料在動力電池熱管理中的應(yīng)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(fēng)冷綜合熱管理系統(tǒng)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

相變材料(PCMs)可以通過改變自身的物理狀態(tài)來儲存或釋放熱能，并在一定時間內(nèi)保持溫度恒定，它們已被用作電池熱管理或熱失控抑制的有效工具。然而，PCM熱管理不可避免的問題是它的泄漏問題。為了解決這一問題，提出了多種制備形狀穩(wěn)定的復(fù)合相變材料的方法。然而，這些復(fù)合PCM在固態(tài)下通常是剛性的，不能很好地貼合在熱器件表面，增加了界面熱阻和安裝難度。

電池熱失控沸騰吸熱機理磷酸鐵鋰電池在儲能電站中應(yīng)用廣泛，但其熱安全風(fēng)險威脅電站運行。大容量磷酸鐵鋰電池熱失控呈現(xiàn)顯著的三維分布特性，內(nèi)部電解液沸騰極大增加了傳熱過程復(fù)雜性，制約高安全電池系統(tǒng)設(shè)計。為深入理解并量化電解液相變吸熱在熱失控傳熱中的作用，本研究建立了精細模型，核心創(chuàng)新在于量化表征電解液吸熱相變及其對后續(xù)傳熱的影響。

聚乙二醇存儲在BN的三維結(jié)構(gòu)中，可以防止高溫下的泄漏，提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。BN骨架作為聲子傳輸?shù)目焖偻ǖ?，可以有效降低熱阻。?dāng)填料用量為10 vol%時，復(fù)合PCMs的最高導(dǎo)熱系數(shù)為2.62 W/(mK)，是純PEG的10.1倍。在紅外攝像機下復(fù)合PCM表現(xiàn)出了優(yōu)異的電池熱管理性能，這表明該材料在電池熱管理方面具有很大的潛力。

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(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)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(xué)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。

02 成果掠影 近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)王青松教授團隊結(jié)合實驗和數(shù)值模型，為十二個圓柱形鋰離子電池設(shè)計了一種結(jié)合相變材料和液體冷卻的新型熱管理系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，在環(huán)境溫度35 ℃下，空白對照系統(tǒng)1 C充電和2 C放電時的最大溫度和溫差分別為57.6 ℃和4.1 ℃，而單液最大溫差為3.6 ℃冷卻。

相變材料（PCM）多年來一直用于許多領(lǐng)域，包括電子和建筑中的儲能和熱管理。通常，基于 PCM 的 TIM 由基質(zhì)和熱填料組成。在相變溫度下，PCM基體會從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，吸收熱能并充分潤濕粗糙表面以減少接觸熱阻，因此，開發(fā)出具有優(yōu)異的熱導(dǎo)率以及柔性的導(dǎo)熱復(fù)合相變材料對于電子器件的進一步發(fā)展有著重要作用。

目前，可以通過多種方法實現(xiàn)具有熱管理特性的紡織品，例如外部空氣/液體冷卻，引入導(dǎo)熱填料以增強熱擴散，或加入相變材料（PCM）。在這些方法中，基于PCM的紡織品引起了研究人員的極大興趣，PCM是先進的儲能材料，其儲能過程基于相變。

因此，將VASCFs摻入硅橡膠(SR)和石蠟(PA)的材料中，以制造形狀穩(wěn)定的相變材料。VASCFs/PA/SR材料的導(dǎo)熱系數(shù)高達7.00 W/(m·K)，遠高于之前報道的PCTIMs。更重要的是，PA相變引起的熱阻降低導(dǎo)致VASCFs/PA/SR的散熱性能更好，從而使VASCFs/PA/SR相變熱墊具有實際應(yīng)用潛力。

因此，開發(fā)提高散熱效率的熱管理材料具有重要的意義。相變材料(Phase change materials, PCMs)作為一種高效的熱管理材料，可以通過固-液相變過程吸收和釋放熱量。然而，PCMs存在漏液、導(dǎo)熱系數(shù)低、剛性強等固有缺陷，嚴重制約了其進一步的實際應(yīng)用。大多數(shù)PCMs都表現(xiàn)出脆性和易碎性。

由于NTP最初是在海水淡化中提出的，尚未引入PCM，本案例將有機相變材料PCM應(yīng)用于海水淡化中，建立了一二維幾何模型，如圖1所示。 圖1 幾何模型 模擬得到PCM作用下的海水淡化過程中的溫度場、速度場、相對濕度場以及PCM材料中的液相率的變化，仿真結(jié)果如下圖所示。