气凝胶PK复合相变材料：谁将主宰锂电池热管理？

气凝胶PK复合相变材料：谁将主宰锂电池热管理？

引用

澎湃

等

7

来源

1.

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_29940557

2.

https://www.cnzev.com/2103.html

3.

https://sanatsd.com/hyzx_39.html

4.

https://www.cnzev.com/2103.html#%E8%92%B8%E6%B1%BD%E5%8E%8B%E7%BC%A9%E5%BC%8F%E7%83%AD%E6%B3%B5%E7%B3%BB%E7%BB%9F

5.

https://www.cnzev.com/2103.html#%E8%BD%A6%E5%AE%A4%E7%A9%BA%E8%B0%83%E7%B3%BB%E7%BB%9F

6.

http://www.hunanronglan.com/index.php?m=content&c=index&a=lists&catid=40

7.

https://sanatsd.com/hyzx_64.html

随着新能源汽车的普及，锂电池的安全问题日益受到关注。在锂电池的诸多安全问题中，热失控是最为严重的一种。当电池温度超过一定阈值时，会引发连锁反应，导致电池温度急剧升高，甚至引发火灾或爆炸。因此，锂电池的热管理成为保障新能源汽车安全运行的关键技术。

气凝胶是一种具有纳米孔隙结构的轻质材料，其导热系数极低，隔热效果优异。在新能源汽车领域，气凝胶主要用作电池包中的隔热材料，防止电池在热失控时热量扩散。

气凝胶的突出优势在于其卓越的隔热性能和防火能力。它能够有效阻隔热量传递，防止单个电芯的热失控扩散到其他电芯，从而避免连锁反应。此外，气凝胶还具有良好的压缩性能，能够在电池充放电过程中适应电芯的膨胀和收缩，提供缓冲保护。

然而，气凝胶的缺点也很明显：它只能被动地阻隔热量，无法主动调节电池温度。在极端温度环境下，单纯依靠气凝胶难以保证电池的最佳工作状态。

相变材料（PCM）是一种能够在特定温度下吸收或释放大量热量的物质。当环境温度变化时，相变材料通过自身的相态变化（如固态到液态）来吸收或释放热量，从而达到调节温度的目的。然而，传统相变材料存在热导率低的问题，限制了其散热效率。

为了解决这一问题，研究人员开始在相变材料中添加高导热填料，制备复合相变材料。最近，浙江大学高超教授团队开发出一种新型复合相变材料，采用双曲面石墨烯气凝胶作为填料。这种材料不仅保持了相变材料的高能量密度，还显著提高了热导率。

实验结果显示，这种新型复合相变材料在12.5 wt%的填料负载下，热导率高达30.75 W/mK，同时潜热保持率达到90%。将其应用于锂离子电池的热管理系统后，在10000次充放电循环中，电池温度始终稳定在约42℃的安全范围内。

从上述分析可以看出，气凝胶和复合相变材料各有优劣：

• 气凝胶侧重于隔热和阻燃，适用于防止热失控的扩散；
• 复合相变材料则擅长主动调节温度，保持电池在最佳工作温度范围内。

因此，单纯讨论谁是“热管理之王”可能并不恰当。在实际应用中，这两种材料可能会结合使用，发挥各自的优势。例如，可以将复合相变材料用于日常温度调节，而将气凝胶作为最后一道安全屏障，防止极端情况下的热失控扩散。

随着新能源汽车技术的不断发展，对电池热管理的要求也会越来越高。气凝胶和复合相变材料作为两种重要的热管理材料，都还有很大的发展空间。例如，如何进一步降低气凝胶的成本，如何提高复合相变材料的循环稳定性，都是未来研究的重要方向。

可以预见，在不久的将来，我们可能会看到更多创新的热管理解决方案出现，为新能源汽车的安全运行提供更可靠的保障。