碳基复合储热材料的导热性能强化及在电池热管理系统中应用的研究进展

来源：电工电能新技术杂志2025年第10期北京时间：

作者：罗声豪， 凌子夜， 方晓明， 张正国

单位：华南理工大学化学与化工学院， 广东 广州 510640

摘要：温度对动力电池性能有着显著影响，其最佳工作温度区间为20~50 ℃。为了有效控制电池温升并预防热失控，基于储热技术的被动式电池热管理系统被证明为一种有效手段。然而，传统的无机或有机储热材料常因热导率较低而受限，因此提升其导热性能变得尤为重要。本文综述了利用碳纳米管、碳纤维、石墨烯以及膨胀石墨等材料增强储热材料热导率的研究进展。其中，膨胀石墨对有机物储热材料具有很好的吸附性能，并经过亲水改性后能显著地提升对水合无机盐储热材料的吸附能力，进而制备出膨胀石墨复合储热材料粉体。通过压缩处理，在这些复合材料内部能形成连续的碳材料导热通道，使得其复合储热材料的热导率相较于初始的有机物或无机物储热材料提升了10倍以上，远高于碳纳米管、碳纤维和石墨烯等碳基复合储热材料。通过在有机物/膨胀石墨基复合储热材料中引入天然橡胶形成柔性绝缘网络，可制备出膨胀石墨-天然橡胶双网络封装结构的柔性复合相变储热材料，这种材料能有效控制电池的温升并提高电池之间的温差一致性。水合无机盐/膨胀石墨复合储热材料不仅具备相变储热能力，还兼具化学储热功能，储热密度比相变储热提高了一个数量级，为抑制电池热失控提供了新的解决方案。展望未来，需要进一步研发兼具相变储热及化学储热功能的新型柔性储热材料，以满足电池在全温域范围内的热管理需求。

关键词：储热材料； 碳材料； 热导率； 电池热管理

基金资助：国家自然科学基金项目(22078105)