摘要
随着“3060”双碳目标的明确提出，我国开始朝着能源结构多元化的方向发展，而清洁绿色环保的新能源在其中扮演着重要角色。在此背景下，具有高相变潜热值的有机类相变材料，特别是来源广泛、价格低廉的石蜡，在蓬勃发展的新能源领域以及其他能源类相关领域得到了广泛应用。但是相变材料自身也存在着导热性能偏低、相变时产生的液相容易发生泄露等问题，其应用与发展也受到了一定制约。为解决相变材料存在的此类问题，本文研究内容主要包括以下几个方面： 1、针对相变材料导热性能低、液相易泄露等问题，本文利用定向温度场制备各向异性石墨烯气凝胶，再通过真空浸渍的方式对相变材料进行吸附，增强相变材料的导热性能，改善复合材料相变时的泄露，同时提升复合材料的结构强度。扫描电子显微镜(SEM)照片显示气凝胶及复合材料内部呈现出高度各向异性的内部多孔结构。并且，气凝胶作为多孔骨架，可以对石蜡进行有效封装，同时提升复合相变材料在相变时的机械强度。此外，复合相变材料的相变潜热有着6.23%至9.99%的提升。但还原氧化石墨烯气凝胶密度过小，复合材料内部高导热网络不够密集，导热系数提升并不明显。 2、针对还原氧化石墨烯气凝及其复合材料存在的等问题，提出杂化石墨烯杂化气凝胶，以优化气凝胶及其复合材料的热物特性以及结构强度。将高导热的纳米石墨烯片引入到氧化石墨烯分散液中，进行冷冻干燥后可以在氧化石墨烯气凝胶内部嵌入高导热的纳米石墨烯片。进行还原后气凝胶的密度在进一步得到提升的同时其机械强度也有着相当可观的增强。复合材料内部形成更加致密的高导热网状通路，材料导热性能增幅明显。强化后的复合相变材料其内部杂化石墨烯气凝胶的质量分数最高可达5.03%，相比纯石蜡，相变潜热只损失了不到5%，而导热系数提高至石蜡的1.7倍。 3、搭建动力电池热管理平台，验证复合材料在多种工况下的电池热管理实际效果。动力电池在高倍率放电下发热严重，将18650动力电池与实验制备的复合材料进行组装，通过对18650电池不同放电工况的模拟，综合考量复合材料热管理效果。实验结果显示，在6C倍率放电工况下，复合相变材料可以降低18.18%的峰值温度以及66.1%的电池正负极温差。
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