成果简介
图1、电动汽车电池面临的挑战和提出的解决方案。
电池热管理系统（BTMS）对于缓解电池热失控（TR）至关重要。相变材料 (PCM) 在缓解瞬态热挑战方面大有可为。流体泄漏和低有效热传导率限制了 PCM 的应用。此外，PCM 的热容会随着潜负荷的耗尽而减小，从而产生不可持续的短暂冷却效果。中国科学院光电技术研究所Yufeng Mao、伊利诺伊大学Nenad Miljkovic等研究人员在《ADVANCED SCIENCE》期刊发表名为“Nano-Enhanced Graphite/Phase Change Material/Graphene Composite for Sustainable and Efficient Passive Thermal Management”的论文，研究提出的膨胀石墨/PCM/石墨烯复合材料可以解决这些难题。膨胀石墨/PCM 相变复合材料可消除泄漏并提高有效导热率，而石墨烯涂层则可实现 PCM 再生的辐射冷却。该复合材料在实际 BTMS 中表现出卓越的热性能，与传统 BTMS 材料相比，温度降低了 26%。该复合材料的热控制性能可与主动冷却相媲美，从而降低了成本，提高了简便性。除 BTMS 外，这种材料预计还将应用于大量需要严格热管理的工程系统中。
图文导读
图2、EG和EG/PCM复合材料的表征
图3、石墨烯和石墨烯涂层的表征。
图4、电池热实验关系及实验数据演示
图5、各种工作条件下的电池热响应
图6、有源BTMS和EG/PCM/石墨烯无源BTMSs的比较.
小结
总之，我们开发出了一种可扩展、耐用、轻质、紧凑、无泄漏、具有高有效热导率的 EG/PCM/ 石墨烯PCC作为BTMS。该PCC的储能能力为约74.3 kJ，有效热导率为 16.2Wm-1 K-1。石墨烯涂层在中红外区域的平均发射率高达 0.946。PCC被用作无源 BTMS 概念验证演示。结果表明，电池产生的热量可被 PCC有效吸收，由于 PCM 相变，温度升高有限。我们的研究结果表明，PCC内部积累的热量可以通过两种机制释放到环境中：PCC 的高有效热传导率和石墨烯层的高热发射率。我们的研究表明，在被动电池热管理实验中，使用所开发的 PCC，电池温度可从71 °C（无热管理）降至52.5 °C。与主动和被动热管 BTMS 的进一步比较表明，PCC具有很高的成本效益。除 BTMS 外，所提出的 EG/PCM/石墨烯复合材料有望在航空航天、数据中心、楼房和移动应用中得到更广泛的应用，碳中和热管理技术在这些应用中具有重要价值。
文献：https://doi.org/10.1002/advs.202402190
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