用于电池热管理的高导热柔性复合相变材料

热管理博览会 2023年7月17日浏览：1774 评论：1

来源 | Journal of Energy Storage

背景介绍

随着电动汽车（EV）和混合动力电动汽车（HEV）的发展，锂离子电池因其高容量、高电压、高能量密度和低自放电率而受到广泛关注。然而，动力锂电池组在行驶过程中总会产生不同程度的热量。如果锂离子电池产生的热量没有及时散发，电池的电化学性能会随着热量积累而下降。当这种积热达到一定程度时，就会导致热失控，甚至起火爆炸。因此，有必要对电池模块提出有效的电池热管理方法，以确保电池在正常的安全温度范围内运行。

根据传输介质的不同，目前已深入研究了空气冷却、液体冷却和相变材料（PCM）冷却三种冷却方法。在这些方法中，空气和液体冷却作为主动冷却方法通常需要额外的设备、大空间、高消耗并且增加电动汽车的重量。相比之下，PCM作为被动冷却方法，具有潜热高、无需额外动力设备、成本低等优点，近年来备受关注。复合相变材料（CPCM）作为被动电池热管理系统（BTMS）仍然面临着易泄漏、高刚性和低导热率等诸多挑战。

成果掠影

近期，广东工业大学材料与能源学院李新喜老师团队提出了一种具有高抗渗漏和导热性能的多功能柔性CPCM，利用聚乙二醇和六亚甲基二异氰酸酯的聚合和交联反应从本质上解决了CPCM的渗漏问题。结果表明，CPCM表现出优异的抗渗漏和弹性性能。

特别是在3wt%氮化铝和 2 wt% 碳纳米管的协同作用下，CPCM的导热系数明显提高了2.8倍。此外，采用多功能柔性CPCM的电池模块即使在1.5C放电倍率下最高温度也能控制在45℃以下，相应温差保持在4.3℃以内。凭借这些优异的性能，多功能柔性PEAC可以为提高应用中电池组的热安全性提供有效的解决方案，这将显著促进电动汽车的发展。

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