基于h-BN/EG/PDMS复合材料的柔性导热阻燃材料开发及其在锂电池热安全中的应用

为解决锂离子电池(LIBs)热管理系统中相变材料(PCM)导热性差、易泄漏和易燃等问题，江苏大学团队开发了一种新型六方氮化硼(h-BN)/膨胀石墨(EG)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)多功能复合材料。该材料兼具1.10 W/(m·K)的高导热性、43.2%的极限氧指数(LOI)和优异柔性，在2C放电速率下可将电池最高温度控制在42°C以下，为电动汽车(EVs)电池热安全管理系统(BTMS)提供了创新解决方案。

　　

随着电动汽车(EVs)的普及，锂离子电池(LIBs)的热安全问题日益凸显。相变材料(PCM)虽在电池热管理系统(BTMS)中广泛应用，却受限于其固有缺陷：导热系数低导致散热不均，液态易泄漏引发短路风险，且有机组分易燃可能加剧热失控。这些痛点直接威胁电动汽车的安全运行，开发兼具高效导热、形态稳定和阻燃特性的新型材料成为行业迫切需求。

江苏大学应急管理学院的Zhou Yu等研究人员在《Journal of Energy Storage》发表研究，通过创新性地将六方氮化硼(h-BN)、膨胀石墨(EG)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合，成功制备出多功能材料。该研究采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征材料形貌，通过热导率测试、极限氧指数(LOI)测定和柔性实验系统评估性能。结果显示，这种复合材料不仅突破传统PCM的性能局限，更实现了热安全管理的多重优化。

材料表征
SEM分析显示h-BN呈典型片层结构，在PDMS基体中分散均匀无团聚；XRD证实材料为物理共混体系，h-BN的(002)晶面衍射峰保持稳定，表明复合过程未破坏其晶体结构。

功能性能
热导率随h-BN含量增加而提升，最高达1.10 W/(m·K)，较纯PDMS提升368%；LOI值达43.2%，远超常规阻燃标准；在150°C高温下仍保持形状稳定性，弯曲测试显示优异柔性。

热管理验证
在2C放电条件下，采用该材料的电池组最高温度控制在42°C以内，较空白组降低11°C，温度均匀性提升62%。

这项研究开创性地将h-BN的导热优势、EG的阻燃特性与PDMS的柔性特点相结合，解决了BTMS领域"高导热"与"高安全"难以兼顾的难题。其重要意义在于：1) 为动力电池提供了可工业化生产的轻量化热管理方案；2) 通过材料级创新预防热失控，从源头提升电动汽车安全性；3) 柔性设计适应电池充放电过程中的体积变化，延长使用寿命。该成果不仅推动导热阻燃材料的发展，更为新能源交通工具的安全设计提供了新范式。