充电安全：水合盐保护电池免受热威胁
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，具有高能量密度和运行稳定性。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，这些装置在紧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，可提高电池在苛刻环境下的安全性和性能。
华北电力大学在《能源存储与节能》杂志上发表的一项研究中，研究人员介绍了一种由 Na 2 SO 4 -10H 2 O 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°C，采用两级温控机制防止过热，在正常使用期间有效将 LIB 峰值温度从 66°C 降低至 34°C。此外，该被动系统可延迟 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。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）等关键特性支持持续降温。
在正常情况下，它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，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 设计解决了阻碍传统热管理材料发展的相分离问题。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 技术的这一突破在依赖 LIB 的行业中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。除了汽车应用之外，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。
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