在全球大力推動新能源汽車發(fā)展的浪潮中，動力電池作為新能源汽車的核心部件，其性能與安全性直接關系到整個產(chǎn)業(yè)的興衰。而動力電池熱管理系統(tǒng)，如同守護電池的 “隱形衛(wèi)士”，對維持電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)起著關鍵作用。近年來，一項創(chuàng)新技術在動力電池熱管理領域嶄露頭角，成為備受矚目的 “新星”—— 新型復合相變材料熱管理技術。

動力電池熱管理的嚴峻挑戰(zhàn)

隨著新能源汽車的普及，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程中產(chǎn)生大量熱量。若熱量不能及時有效地散發(fā)出去，電池溫度將持續(xù)升高，進而引發(fā)一系列嚴重問題。一方面，高溫會加速電池內部的化學反應，導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，過高的溫度還可能引發(fā)電池熱失控，這是一種極其危險的狀況，可能導致電池起火甚至爆炸，嚴重威脅駕乘人員的生命安全和財產(chǎn)安全。據(jù)不完全統(tǒng)計，近年來因電池熱失控引發(fā)的新能源汽車起火事故時有發(fā)生，給社會帶來了不良影響。傳統(tǒng)的風冷、液冷等熱管理方式在應對這些日益嚴峻的挑戰(zhàn)時，逐漸顯露出局限性。風冷方式散熱效率相對較低，難以滿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)復雜、成本高以及漏液風險等問題。

新型復合相變材料的原理與優(yōu)勢

新型復合相變材料正是在這樣的背景下應運而生。相變材料是一類在特定溫度范圍內發(fā)生物態(tài)變化，并在變化過程中吸收或釋放大量潛熱的材料。當電池溫度升高時，復合相變材料吸收熱量，從固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)，通過相變過程吸收并儲存大量熱量，從而有效抑制電池溫度的上升。當電池溫度降低時，材料又從液態(tài)轉變回固態(tài)，釋放儲存的熱量。這種可逆的相變過程使得電池溫度能夠維持在相對穩(wěn)定的范圍內。與傳統(tǒng)熱管理方式相比，新型復合相變材料具有顯著優(yōu)勢。首先，其散熱效率極高。由于相變過程中吸收或釋放的潛熱遠大于顯熱，在相同條件下，新型復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，在某款采用新型復合相變材料熱管理系統(tǒng)的新能源汽車中，電池在高倍率充放電過程中的最高溫度比采用傳統(tǒng)風冷系統(tǒng)時降低了 15℃以上，有效保障了電池性能。其次，新型復合相變材料熱管理系統(tǒng)結構相對簡單，不需要復雜的管道和泵等設備，減少了系統(tǒng)的體積和重量，降低了成本。同時，不存在漏液風險，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。

技術突破與應用實例

廣西大學 “泠動賦能” 團隊在新型復合相變材料的研發(fā)上取得了重要突破。他們通過對多種材料的優(yōu)化組合和微觀結構設計，成功提高了相變材料的導熱率。傳統(tǒng)相變材料的導熱性能較差，限制了其散熱速度，而該團隊研發(fā)的新型復合相變材料導熱率比傳統(tǒng)材料提高了數(shù)倍，能夠更快速地將電池產(chǎn)生的熱量傳導出去，確保動力電池在最佳溫度范圍內工作。這項技術已經(jīng)在部分新能源汽車企業(yè)中得到應用，并取得了良好效果。某新能源汽車制造商在其新款車型的動力電池熱管理系統(tǒng)中采用了該團隊研發(fā)的新型復合相變材料，經(jīng)過實際道路測試，車輛在高溫環(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，電池容量衰減明顯減緩，車輛的續(xù)航里程也得到了有效提升。在儲能領域，新型復合相變材料同樣展現(xiàn)出巨大潛力。某大型儲能電站引入了基于新型復合相變材料的熱管理方案，在充放電過程中，儲能電池的溫度波動得到了有效控制，提高了儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定性和充放電效率，降低了維護成本。

發(fā)展前景與展望

隨著新能源汽車和儲能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，對動力電池熱管理技術的需求將愈發(fā)迫切。新型復合相變材料作為動力電池熱管理領域的 “新星”，具有廣闊的發(fā)展前景。在未來，隨著材料科學和制造工藝的不斷進步，新型復合相變材料的性能有望進一步提升，成本將進一步降低，從而實現(xiàn)更廣泛的應用。同時，該技術還有望與其他熱管理技術，如液冷、風冷等相結合，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中，可能會采用新型復合相變材料與液冷相結合的方式，在電池溫度較低時，主要依靠相變材料的蓄熱能力維持電池溫度;在電池溫度過高時，啟動液冷系統(tǒng)，進一步加強散熱效果，實現(xiàn)對電池溫度的精準調控。新型復合相變材料在動力電池熱管理領域的出現(xiàn)，為解決電池熱管理難題提供了新的思路和方法。它憑借卓越的性能優(yōu)勢，正在逐步改變動力電池熱管理的格局，為新能源汽車和儲能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力，有望成為推動行業(yè)進步的關鍵技術之一。