CPCM技术：全方位优化电池性能和寿命的创新解决方案

来自 实验室仪器网

华北电力大学研究人员在《能源存储与节能》杂志上发表的一项研究中，介绍了一种由膨胀石墨（EG）和Na2SO4-10H2O制成的复合相变材料（CPCM）。

锂离子电池(LIB)因其高能量密度和稳定运行而对电动汽车和储能系统至关重要。然而，它们对温度敏感，在快速充电时可能会发生热失控。传统的热管理系统通常需要复杂且昂贵的冷却解决方案，这些解决方案可能会在极端条件下失效。

复合相变材料(CPCM)提供了一种被动热管理解决方案来解决这些问题，有助于提高电池在恶劣环境下的性能和安全性。

这种水合盐材料可提高导热性，促进高效热量吸收和释放。CPCM采用两阶段温度管理方法来减少过热，在正常使用期间将LIB峰值温度从66°C降低至34°C。其熔点为29°C。此外，通过延迟热失控事件的发生，这种被动方法为冷却措施的生效提供了时间。

通过高潜热相变吸收能量并通过提高热导率保持稳定性，CPCM的两级温度管理有效地控制了LIB热量。

高潜热（183.7J·g−1）、出色的熔点和强大的热导率（3.926W·m−1·K−1）等重要特性支持持续的温度下降。在典型情况下，它通过吸收高倍率放电产生的峰值热量将LIB温度保持在可接受的范围内。

在热失控情况下，材料的脱水阶段可将达到临界温度的时间延长187秒。此外，CPCM设计解决了影响传统热管理材料的相分离问题。

根据在循环和动态条件下进行的测试，CPCM-10%EG在高应力应用中表现出长期稳定性和有效的温度控制。

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。这款CPCM提供了一种独特的节能解决方案，可减少对复杂主动系统的依赖并增强电池安全性。其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技术的这一发展在依赖LIB的各个领域都有潜在的应用。它可以为电动汽车提供重要的热稳定性，降低苛刻环境下电池爆炸或起火的风险。

除了汽车应用外，CPCM还有望应用于能源存储系统，因为可靠的温度控制对该系统至关重要。随着LIB在个人和商业领域的不断扩展，这种创新的CPCM提供了一种可扩展且有效的方法，可确保高能量密度电池的长期安全使用。

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