双基质竹炭/膨胀石墨定型复合相变材料提升导热性能助力高效锂离子电池热管理

本文创新性地设计了一种以石蜡(PA)为相变核心、竹炭(BC)和膨胀石墨(EG)为双基质（质量比1:2）的定型复合相变材料(SSPCM)。研究发现：50wt%基质负载时导热系数达7.21W•m?1•K?1，较纯PA提升18.9倍；经900次热循环后焓值保留率>98%；应用于锂电池包装时可使充放电过程降温ΔT=12.5°C(2.6C)，显著延长电池寿命。该研究为破解相变材料(PCM)导热率与储能密度矛盾提供了新思路。

　　

亮点

本研究通过双基质限域策略，将石蜡(PA)相变核心与竹炭(BC)/膨胀石墨(EG)层级框架协同整合，制备出导热性能突变的定型复合相变材料(SSPCM)。

原材料

实验采用300目粉末状石蜡(PA，熔点28°C)、竹炭(BC，300目)和蠕虫状膨胀石墨(EG)。

SSPCM制备

如图1所示，以PA为相变介质，BC/EG为基质材料（固定质量比1:2），通过真空浸渍法制备五组基质负载量10-50wt%的SSPCM样品。

不确定度分析

根据ISO 19036:2019标准，采用A类评定方法计算直接测量参数的不确定度u_A，通过公式量化仪器误差和人工误差。

结论

1. 通过BC/EG层级设计构建的SSPCM，50wt%负载量时导热系数达7.21W•m^?1•K^?1，实现"导热通道-毛细吸附"双机制协同；

2. SSPCM-5在900次热循环后仍保持>98%焓值保留率，相变焓97.3J/g；

3. 作为锂电池热包裹材料，可使2.6C充电工况降温12.5°C，有效抑制电池热衰减。