燕山大学科研团队突破性研发新型复合相变材料 助力电池热管理迈向高效节能新时代

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在新能源产业快速发展的背景下，电池热管理技术成为制约续航能力与安全性的核心瓶颈。燕山大学温域智控电池热管理课题组通过自主研发，成功攻克复合相变材料的关键技术难题，推出全新的石蜡基复合相变材料，为电池热管理领域带来革命性突破。

核心技术突破：黄金配比解锁材料性能极限

课题组通过大量实验与仿真验证，创新性地提出石蜡:膨胀石墨:石墨烯=87:10:3的黄金配比方案，并引入金属铝蜂窝结构，构建出集高效导热、高储热与结构稳定性于一体的复合相变材料体系。这一突破性配比实现了三大核心优势：

1. 超高导热性能

复合材料的导热系数高达4.376W/(m·K)，较纯石蜡（0.137W/(m·K））提升32倍，解决了传统石蜡导热性差的致命缺陷。石墨烯的二维层状结构与膨胀石墨的蠕虫状孔隙形成高效导热网络，使热量在材料内部快速均匀传递。

2. 超强储热能力

石蜡基体贡献了高达220kJ/kg的相变潜热，能在电池产热高峰期快速吸收并储存海量热量，避免温度骤升。实验数据显示，该材料在5C倍率放电工况下仍能稳定控温，电池温度始终低于48℃。

3. 极致均温特性

通过蜂窝结构与石墨烯协同作用，电池模组内部温差被严格控制在1.1-2.5℃，较传统单相变材料（温差>5℃）显著提升均温性，有效抑制热失控风险。

创新工艺：从实验室到工业化生产的跨越

制备流程的极致优化

1. 分阶段复合工艺

- 第一步：将石蜡加热至80-90℃熔融，形成均匀液态基体；

- 第二步：分批次加入膨胀石墨，利用其多孔结构吸附液态石蜡，形成初步复合体；

- 第三步：引入石墨烯纳米片，通过高速剪切搅拌（2000rpm/30min）实现纳米级均匀分散。

2. 金属蜂窝增强结构

将复合相变材料注入蜂窝状铝框架，形成“三明治”结构：中间层为相变储能层，两侧为导热强化层。该设计使材料抗压强度提升200%，循环寿命达500次以上（容量保持率≥92%）。

实验验证：数据见证卓越性能

- 2C倍率放电测试：电池温度从48℃降至32℃仅需8分钟，较纯风冷系统提速300%；

- 高温工况（45℃）：主动风冷模式下，系统能耗较液冷方案降低62.65%，重量减轻40%；

- 低温适应性：耦合相变材料的自加热功能，-10℃环境下电池加热效率提升55%。

应用前景：重塑新能源产业格局

该材料已申请4项国家发明专利认证，并与两家企业达成技术合作意向。实测数据显示：

- 在电动两轮车中，电池包体积缩减35%，续航里程增加24.76%；

“我们正在研发第三代智能复合相变材料，目标是实现-40℃低温自加热与80℃高温稳定运行的全气候适应。”项目负责人表示，“未来5年，这项技术将推动电池热管理进入‘零能耗’时代。”