【摘 要】
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锂离子电池在快速充放电过程中,内部发生复杂的电化学反应,产生的热量使其温度升高,如不能及时进行降温,会引发起火或爆炸等热失控现象。作为一种新型的电池热管理技术,相变材料具有高相变潜热,通过相变材料吸收热量,能有效降低电池工作时的峰值温度,提高电池组的温度均匀性,有助于提高电池的热安全性能。目前石蜡相变材料在锂离子电池热管理方面得到了较多研究,但还存在的易泄露、易燃和刚性大等问题,将不燃材料碳酸钙包
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锂离子电池在快速充放电过程中,内部发生复杂的电化学反应,产生的热量使其温度升高,如不能及时进行降温,会引发起火或爆炸等热失控现象。作为一种新型的电池热管理技术,相变材料具有高相变潜热,通过相变材料吸收热量,能有效降低电池工作时的峰值温度,提高电池组的温度均匀性,有助于提高电池的热安全性能。目前石蜡相变材料在锂离子电池热管理方面得到了较多研究,但还存在的易泄露、易燃和刚性大等问题,将不燃材料碳酸钙包覆石蜡形成微胶囊石蜡,有效地防止石蜡泄露。再分别以片状氧化铝和硅橡胶为导热剂和柔性粘结剂制备相变复合材料,赋予相变复合材料的较好的导热性和柔性功能。主要内容如下:1.通过自组装反应将碳酸钙沉积在石蜡微粒表面,形成微胶囊石蜡,探究了乳化剂浓度、搅拌速度和芯壁比等因素对相变微胶囊储热性能的影响。研究表明,当乳化剂浓度为10 mmol/L、搅拌速度为300 rpm、芯壁比为2:1时,相变微胶囊的相变温度为48.68℃,相变热焓达到95.75 J/g,在60℃放置180 min时的泄漏率仅为0.28%。2.采用物理共混法将相变微胶囊、片状氧化铝和硅橡胶基体均匀混合,制备相变复合材料,研究了相变复合材料的微观形貌、储热性能、热稳定性和燃烧性能。研究表明,相变微胶囊和氧化铝粉末均匀分布于硅橡胶基体中,当相变微胶囊的添加量为60%时,复合材料的相变温度和相变热焓分别为52.26℃和56.33 J/g,初始热分解温度和残炭率（400℃）分别为227.86℃和80.26%,点燃时间由675 s延长至737 s,总热释放量和总产烟量分别降低了19.4 MJ/m~2和15.6 m~2,具有较低的火灾危险性。3.将制得的相变复合材料应用于锂离子电池热管理中,在不同环境温度和充放电倍率下进行电池热管理性能实验。研究表明,当环境温度为20℃、充放电倍率为1.5 C时,与自然冷却相比,采用相变冷却的锂离子电池最高温度由66.6℃降低至53.6℃（下降了13℃）,各电池的最大温差由8.3℃降低至6.4℃（下降了1.9℃）,明显提升了各电池的温度均匀性,起到了较好的热管理效果。
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