具有可逆可调热阻的石墨烯气凝胶，用于电池热管理

极端温度条件下电子设备的热管理非常重要。具有低热阻的碳基材料有利于冷却电子设备，而具有高热阻的气凝胶则起到隔热作用。然而，使用相同的材料实现热传导和隔热是一项重大挑战。近期，厦门大学张学骜教授、蔡伟伟教授、张宇锋副教授研究采用溶剂热法合成了石墨烯气凝胶，高温退火降低了石墨烯气凝胶的热阻。具有可调热阻的弹性石墨烯气凝胶使其具有隔热和导热的双重功能成为可能。80%压缩应变的石墨烯气凝胶的热阻比原始状态低3.3倍。在锂离子电池（LIB）的热管理过程中，原始的石墨烯气凝胶就像一个热绝缘体，在环境温度较低（-20°C）时防止LIB的热量损失，从而使温度提高9°C，并使LIB的放电容量提高26%。相反，当工作温度较高（40°C）时，具有低热阻的压缩石墨烯气凝胶充当热界面材料，将 LIB 的过多热量散发出去，防止过热。相关研究成果以“Graphene aerogel with reversibly tunable thermal resistance for battery thermal management”为题发表于《J. Mater. Chem. A》。

图1 GA和GA3000的热性能及表征

图2 GA3000的热性能和力学性能

图3 GA3000用于LIB热管理的结构基础

图4 a/b)在冷和热环境下工作的LIB热管理系统示意图。（c-g）基于COMSOL模拟的lib在-20℃和40℃下表面温度的比较，f) LIBs与ga3000接触界面示意图。h) LIBs与CGA3000接触界面示意图

图5 热和冷环境下LIB的热管理

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