隨著社會向低碳經濟轉型，未來幾十年電池行業可能會出現數量級的增長。電池的生產用途廣泛，每種用途都有特定的電力需求，從電力電子設備、啟動電池設備到各種儲能設備。由于其卓越的能量密度、較長的循環壽命和較低的自放電率，鋰離子電池已成為儲能技術的首選。然而，鋰離子電池的效率、安全性和壽命與其工作溫度密切相關。因此，必須開發有效的電池熱管理系統（BTMS）并將其納入儲能設計中。
近日，華北電力大學徐超教授團隊提出了一種新型熱調節器，可以智能地利用體積變化來調節傳熱。熱調節器在 PCM 和冷卻系統之間建立被動負反饋機制，實現一致且最佳的電池工作溫度。這項創新無需傳感器或外部邏輯設備，而是使用由 PCM 體積變化被動調節的彈性閥。這反過來又調節冷卻液流速和電池溫度。團隊對其熱管理性能與自然冷卻、純 PCM 和復合 PCM (cPCM) 等其他配置進行了比較，在不同的環境溫度（Tamb ) 下進行評估。結果表明，當T amb超過 30 °C 時，沒有熱調節器的電池將無法工作。在T amb = 35 °C 時，采用 cPCM 的熱調節器表現出重復切換，并有效地將電池溫度保持在 38.13 °C 以下。當T amb > 40 °C 時，兩個熱調節器都會啟動以實現更快的散熱。在 45 °C 時，采用 cPCM 的熱調節器成功地將電池溫度降低至 35.02 °C。在純 PCM 中集成 AlN 可將電池模塊的峰值溫度降低 7.94%。熱調節器還可以減少循環溫度變化，突顯其增強電池熱管理的潛力。研究成果以“Thermal management of Li-ion batteries with passive thermal regulators based on composite PCM materials”為題發表在《Journal of Energy Storage》。
03 圖文導讀
圖1 比較兩種熱調節器(a)之前的工作，(b)的新設計。
圖2 熱調節器(a)模型圖，(b)熱阻網絡圖。
圖3 帶有cPCM熱調節器的電池模塊的組裝過程。
圖4 (a)正二十烷，(b)AlN，(c)cPCM 的SEM圖
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