近日，我院安全科学与工程学科博士研究生戴心怡在锂离子电池热管理安全材料研究方面取得重要进展，相关研究成果《基于碳纳米管导热增强无机相变材料的锂离子电池热管理和热失控传播抑制技术研究》（Heat transfer enhanced inorganic phase change material compositing carbon nanotubes for battery thermal management and thermal runaway propagation mitigation）发表于《Journal of Energy Chemistry》期刊。《Journal of Energy Chemistry》是能源与化学领域的国际顶级期刊，目前影响因子为13.1（SCI一区Top）。论文第一作者为博士研究生戴心怡，通讯作者为孔得朋教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位，该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助支持。
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在“双碳”目标的背景下，近年来，电动汽车和电化学储能电站发展迅猛。锂离子电池作为最重要的能量来源，其热安全问题始终备受关注。相变材料是一种可以利用相变转换吸收热量的储能材料，因其结构简单、轻质高效、无需额外供能组件等优势，被广泛应用于电池的热安全管理技术。相变材料的吸热特性可以帮助电池及时降温，从而确保电池温度在安全范围内。然而，目前基于相变材料的电池热管理技术多使用例如石蜡等有机相变材料，在电池发生过热等极端情况下，易燃的有机相变材料存在加剧电池火灾爆炸的风险。
材料制备及相关测试流程
针对这一问题，本论文将不可燃的无机相变材料成功引入锂离子电池模组的热管理应用和热失控抑制中，采用二氧化硅作为微观封装基质，制备了微封装无机水合盐相变复合材料体系，有效提高了无机相变材料的储热性能和热稳定性；进一步的，复配一定比例碳纳米管以增强材料体系的导热和传热性能，优化其热管理能力。在此基础上，论文开展了系统性的电池热管理和热失控实验研究，结果表明，基于所研发无机相变材料的电池热管理系统在不同的充放电倍率下均表现出了优秀的控温能力和均温效果，在2C高放电速率下，电池模组的峰值温度从76℃降至61.2℃，模组温差控制在3℃以下。此外，该无机相变材料也被证明可以作为有效的吸热屏障，成功延缓电池热失控的发生及其热蔓延速率，大大降低热失控后的电池火灾危害。论文的相关研究成果为研发高效安全的电池热管理材料提供了设计参考和技术支持，也进一步推动了无机相变材料在锂电热管理及相关储能领域的实际应用。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2023.10.001
