摘要
广泛应用于电动汽车储能系统的锂离子电池性能与安全性受温度影响显著。常规运作时，温度不得超过55℃，极端滥用情况下，温度不得超过120℃。否则，高温会导致电池性能衰减，寿命缩减，甚至可能触发电池热失控，引发火灾、爆炸等严重事故。因此电池在较宽的温度范围内均有热管理的需求。无机水合盐是一种廉价易得、环境友好、不可燃的相变材料，且具有相变蓄热和热化学蓄热两种蓄热能力，在相变蓄热式电池热管理系统中具有良好的应用前景。 本文制备了一种能够满足电池热管理要求的三水醋酸钠-尿素/膨胀石墨(简称SAT-Urea/EG)水合盐复合相变材料，该材料在50℃和114℃分别具有181J/g的相变焓和567.3J/g的热分解焓，可满足电池-20℃~60℃工作温度段和90℃~120℃热失控段的储热需求。该材料过冷度降低至1.4℃，热导率高达4.96W·m-1·K-1，可提高热管理系统的温度均匀性。在35kW/m2的热通量下，该材料的总释热量仅为0.79MJ/m2，展现出良好的阻燃性，能提升热管理系统的安全性。经过膨胀石墨的微孔封装及灌封胶的宏观封装，相变材料的稳定性大幅提升，在100次冷热循环后，潜热值仅降低6.9%，利于材料在热管理中长期使用。 SAT-Urea/EG复合材料展现出良好的热管理效果和循环控温性能。在常规的充放电条件下，利用该材料的相变储热能力成功地将20节电池组的温度在2C倍率下保持在安全工作温度内。在电池外短路情况下，该材料可降低电池的热失控风险。在电池热失控防护系统中，利用该材料的热化学储热能力成功地将达到热失控触发温度点120℃的时间延后了2~3min，明显减缓热失控的出现。因此，该水合盐复合相变材料的双温段蓄热能力在电池热管理中具有极大的研究意义和推广应用的价值。
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