在全球大力推動(dòng)新能源汽車(chē)發(fā)展的浪潮中，動(dòng)力電池作為新能源汽車(chē)的核心部件，其性能與安全性直接關(guān)系到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的興衰。而動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)，如同守護(hù)電池的 “隱形衛(wèi)士”，對(duì)維持電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)起著關(guān)鍵作用。近年來(lái)，一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)在動(dòng)力電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域嶄露頭角，成為備受矚目的 “新星”—— 新型復(fù)合相變材料熱管理技術(shù)。

動(dòng)力電池?zé)峁芾淼膰?yán)峻挑戰(zhàn)

隨著新能源汽車(chē)的普及，電池的能量密度不斷提升，充放電倍率也日益增大，這使得電池在工作過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量。若熱量不能及時(shí)有效地散發(fā)出去，電池溫度將持續(xù)升高，進(jìn)而引發(fā)一系列嚴(yán)重問(wèn)題。一方面，高溫會(huì)加速電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致電池容量衰減加快，縮短電池使用壽命。據(jù)研究，電池溫度每升高 10℃，其容量衰減速度可能增加一倍。另一方面，過(guò)高的溫度還可能引發(fā)電池?zé)崾Э?，這是一種極其危險(xiǎn)的狀況，可能導(dǎo)致電池起火甚至爆炸，嚴(yán)重威脅駕乘人員的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)因電池?zé)崾Э匾l(fā)的新能源汽車(chē)起火事故時(shí)有發(fā)生，給社會(huì)帶來(lái)了不良影響。傳統(tǒng)的風(fēng)冷、液冷等熱管理方式在應(yīng)對(duì)這些日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)時(shí)，逐漸顯露出局限性。風(fēng)冷方式散熱效率相對(duì)較低，難以滿(mǎn)足高功率電池的散熱需求;液冷方式雖然散熱效果較好，但存在系統(tǒng)復(fù)雜、成本高以及漏液風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。

新型復(fù)合相變材料的原理與優(yōu)勢(shì)

新型復(fù)合相變材料正是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。相變材料是一類(lèi)在特定溫度范圍內(nèi)發(fā)生物態(tài)變化，并在變化過(guò)程中吸收或釋放大量潛熱的材料。當(dāng)電池溫度升高時(shí)，復(fù)合相變材料吸收熱量，從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，通過(guò)相變過(guò)程吸收并儲(chǔ)存大量熱量，從而有效抑制電池溫度的上升。當(dāng)電池溫度降低時(shí)，材料又從液態(tài)轉(zhuǎn)變回固態(tài)，釋放儲(chǔ)存的熱量。這種可逆的相變過(guò)程使得電池溫度能夠維持在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。與傳統(tǒng)熱管理方式相比，新型復(fù)合相變材料具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先，其散熱效率極高。由于相變過(guò)程中吸收或釋放的潛熱遠(yuǎn)大于顯熱，在相同條件下，新型復(fù)合相變材料能夠吸收或釋放更多熱量，比傳統(tǒng)散熱材料的散熱效果提升數(shù)倍甚至數(shù)十倍。例如，在某款采用新型復(fù)合相變材料熱管理系統(tǒng)的新能源汽車(chē)中，電池在高倍率充放電過(guò)程中的最高溫度比采用傳統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)時(shí)降低了 15℃以上，有效保障了電池性能。其次，新型復(fù)合相變材料熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的管道和泵等設(shè)備，減少了系統(tǒng)的體積和重量，降低了成本。同時(shí)，不存在漏液風(fēng)險(xiǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。此外，該材料還具有良好的適應(yīng)性，能夠在不同的環(huán)境溫度和電池工作狀態(tài)下發(fā)揮穩(wěn)定的熱管理作用。

技術(shù)突破與應(yīng)用實(shí)例

廣西大學(xué) “泠動(dòng)賦能” 團(tuán)隊(duì)在新型復(fù)合相變材料的研發(fā)上取得了重要突破。他們通過(guò)對(duì)多種材料的優(yōu)化組合和微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成功提高了相變材料的導(dǎo)熱率。傳統(tǒng)相變材料的導(dǎo)熱性能較差，限制了其散熱速度，而該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型復(fù)合相變材料導(dǎo)熱率比傳統(tǒng)材料提高了數(shù)倍，能夠更快速地將電池產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去，確保動(dòng)力電池在最佳溫度范圍內(nèi)工作。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在部分新能源汽車(chē)企業(yè)中得到應(yīng)用，并取得了良好效果。某新能源汽車(chē)制造商在其新款車(chē)型的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中采用了該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型復(fù)合相變材料，經(jīng)過(guò)實(shí)際道路測(cè)試，車(chē)輛在高溫環(huán)境下連續(xù)行駛 200 公里后，電池溫度依然保持在適宜范圍內(nèi)，電池容量衰減明顯減緩，車(chē)輛的續(xù)航里程也得到了有效提升。在儲(chǔ)能領(lǐng)域，新型復(fù)合相變材料同樣展現(xiàn)出巨大潛力。某大型儲(chǔ)能電站引入了基于新型復(fù)合相變材料的熱管理方案，在充放電過(guò)程中，儲(chǔ)能電池的溫度波動(dòng)得到了有效控制，提高了儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定性和充放電效率，降低了維護(hù)成本。

發(fā)展前景與展望

隨著新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，對(duì)動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)的需求將愈發(fā)迫切。新型復(fù)合相變材料作為動(dòng)力電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域的 “新星”，具有廣闊的發(fā)展前景。在未來(lái)，隨著材料科學(xué)和制造工藝的不斷進(jìn)步，新型復(fù)合相變材料的性能有望進(jìn)一步提升，成本將進(jìn)一步降低，從而實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，該技術(shù)還有望與其他熱管理技術(shù)，如液冷、風(fēng)冷等相結(jié)合，形成更加高效、智能的綜合熱管理系統(tǒng)。例如，在一些高端新能源汽車(chē)中，可能會(huì)采用新型復(fù)合相變材料與液冷相結(jié)合的方式，在電池溫度較低時(shí)，主要依靠相變材料的蓄熱能力維持電池溫度;在電池溫度過(guò)高時(shí)，啟動(dòng)液冷系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)散熱效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池溫度的精準(zhǔn)調(diào)控。新型復(fù)合相變材料在動(dòng)力電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域的出現(xiàn)，為解決電池?zé)峁芾黼y題提供了新的思路和方法。它憑借卓越的性能優(yōu)勢(shì)，正在逐步改變動(dòng)力電池熱管理的格局，為新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力，有望成為推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵技術(shù)之一。