因其高能量密度和运行稳定性，锂离子电池（LIB）已成为电动汽车和储能领域不可或缺的组成部分。然而，这些电池对温度高度敏感，容易发生热失控（TR），尤其是在快速充电的情况下。
传统的热管理系统通常需要复杂、昂贵的冷却装置，这些装置在危急情况下可能会失效。为了解决这些限制，复合相变材料（CPCM）等被动热管理解决方案正在获得越来越多的关注，从而提高了电池在苛刻环境中的安全性和性能。
图片来源：期刊《Energy Storage and Saving》
据外媒报道，在华北电力大学发表于期刊《Energy Storage and Saving》的一项研究中，研究人员介绍了一种由Na2SO4-10H2O和膨胀石墨（EG）组成的CPCM。这种先进的水合盐材料可提高导热性，从而实现高效的热量吸收和释放。
CPCM的最佳熔点为29℃，采用两级温控机制来防止过热，在典型使用过程中有效地将LIB的峰值温度从66℃降低到34℃。此外，这种被动系统可以延迟TR事件的发生，为冷却措施提供必要的时间。
CPCM的两级温度控制可有效管理LIB热量，通过高潜热相变吸收能量，同时通过增强导热性保持稳定性。关键特性，例如理想的熔点、高潜热（183.7 J·g−1）和强大的导热性（3.926 W·m−1·K−1），支持持续降温。
在正常条件下，该材料可吸收高倍率放电产生的峰值热量，将LIB温度保持在安全范围内。在TR场景中，该材料的脱水阶段将达到临界温度的时间延长了187秒。
此外，CPCM设计解决了阻碍传统热管理材料的相分离问题。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，可有效管理高应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中的故障至关重要，”本研究的高级研究员Xing Ju博士表示。“这种CPCM提供了一种独特的节能解决方案，减少了对复杂主动系统的依赖并增强了电池安全性。它的双级控制显示出作为被动热保护措施的强大潜力，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LIB的各个行业中都具有广阔的应用前景。在电动汽车中，它可以增加一层至关重要的热稳定性，降低极端条件下电池起火或爆炸的风险。除了汽车用途外，CPCM还显示出在储能系统中的潜力，其中一致的温度控制至关重要。
随着LIB在个人和工业领域的不断扩展，这种创新的CPCM提供了一种可扩展、高效的方法来支持高能量密度电池的安全、长期使用。
