锂离子电池（LIBs）具有高能量密度和运行稳定性，已成为电动汽车和储能领域不可或缺的技术。然而，这些电池对温度非常敏感，容易发生热失控（TR），特别是在快速充电的条件下。
传统的热管理系统通常需要复杂、昂贵的冷却装置，在紧急情况下可能会出现问题。 为了解决这些局限性，复合相变材料（CPCM）等被动热管理解决方案正受到越来越多的关注，从而提高了电池在苛刻环境中的安全性和性能。 华北电力大学的一项研究发表在 Energy Storage and Saving 杂志上，研究人员介绍了一种由 Na2SO4-10H2O 和膨胀石墨（EG）组成的 CPCM。 CPCM 的最佳熔点为 29°C，采用了两级温度控制机制来防止过热，有效地将 LIB 的峰值温度从 66°C 降低到 34°C。 CPCM 的两阶段温度控制机制可有效管理 LIB 热量，通过高热相变吸收能量，同时通过增强的热传导性保持稳定性。 理想的熔点、高潜热（183.7 J-g-1）和强大的热导率（3.926 W-m-1-K-1）等关键特性为持续降温提供了支持。
在正常情况下，它能吸收高速放电产生的峰值热量，将 LIB 温度保持在安全范围内。 此外，CPCM 的设计还解决了阻碍传统热管理材料发展的相分离问题。 在循环和动态条件下进行的测试证实，CPCM-10% EG 具有长期稳定性，能有效管理高压力应用中的温度波动。"有效的温度控制对于防止电动汽车等高需求应用出现故障至关重要，"本研究的高级研究员 Xing Ju 博士说。 "这种 CPCM 提供了一种独特的高能效解决方案，可减少对复杂有源系统的依赖，提高电池安全性。 它的双级控制显示了作为被动热保护装置的强大潜力，特别是在主动管理可能不可靠或成本过高的情况下。" CPCM 技术的这一突破在依赖锂电池的各行各业都有着广阔的应用前景。 在电动汽车中，它可以增加一层重要的热稳定性，降低极端条件下电池起火或爆炸的风险。 除了在汽车领域的应用，CPCM 在储能系统方面也显示出了潜力，因为在储能系统中，稳定的温度控制至关重要。 随着锂离子电池在个人和工业领域的不断扩展，这种创新的 CPCM 为支持高能量密度电池的长期安全使用提供了一种可扩展的高效方法。
原文链接: Jingshu Zhang et al, Passive battery thermal management and thermal safety protection based on hydrated salt composite phase change materials, Energy Storage and Saving (2024). DOI: 10.1016/j.enss.2024.08.003
