相變是材料科學(xué)的一個(gè)名詞，指物理、化學(xué)性質(zhì)完全一致并且與周圍其他物質(zhì)具有明顯邊界的物質(zhì)存在狀態(tài)。宏觀上看，物質(zhì)的相有三種，氣象、液相、固相。

相變材料，吸熱放熱過(guò)程，系統(tǒng)溫度平穩(wěn)，可以達(dá)到近似恒溫的效果，已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。大功率電力電子器件的冷卻，太陽(yáng)能系統(tǒng)的冷卻，建筑材料，工業(yè)余熱利用，家用車用空調(diào)系統(tǒng)以及鋰電池的熱管理系統(tǒng)。

相變材料的兩個(gè)指標(biāo)參數(shù)，相變潛熱和相變溫度，基本圈定了一種材料所能適用的環(huán)境類型。相變潛熱越大，材料保持環(huán)境溫度恒定的能力越強(qiáng)。

應(yīng)用于熱管理場(chǎng)合的相變材料一般需要滿足幾個(gè)條件。首先，材料熱密度高，潛熱量大；其次，導(dǎo)熱率高，吸熱放熱過(guò)程迅速；再次，穩(wěn)定性好，不容易分解以及與周邊材料發(fā)生副反應(yīng)，使用周期長(zhǎng)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成不良影響；最后，價(jià)格低廉。

相變材料的種類

導(dǎo)熱相變材料可以分成無(wú)機(jī)相變材料、有機(jī)相變材料和復(fù)合相變材料三種。

無(wú)機(jī)相變材料

主要指無(wú)機(jī)水合鹽相變材料，其相變潛熱大，熔解溫度高。主要的無(wú)機(jī)相變材料：CaCl2·6H2O、Na2SO4·10H2O、CaBr2·6H2O、CH3COONa·3H2O 等。無(wú)機(jī)相變材料雖具有導(dǎo)熱系數(shù)大、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但存在過(guò)冷、相分離及腐蝕性強(qiáng)等缺陷。

有機(jī)相變材料

多種有機(jī)物的混合體，不同晶型和不同高分子支鏈結(jié)構(gòu)的組合，帶來(lái)不同的恒溫范圍。這也造就了有機(jī)相變材料的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)，能夠通過(guò)不同種類材料的混合達(dá)到調(diào)節(jié)相變溫度的目的；其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，凝固時(shí)無(wú)過(guò)冷現(xiàn)象。石蠟和各種酸酯都屬于有機(jī)相變蓄熱材料。有機(jī)相變儲(chǔ)能材料主要包括固-液相變、固-固相變、復(fù)合相變?nèi)箢悺?

鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對(duì)相變材料要求

1、相變溫度低，需要適應(yīng)鋰電池的更佳工作溫度區(qū)間15℃-35℃；

2、材料相變溫度小范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，不同類型電芯的更佳工作溫度區(qū)間并不完全一致；

3、材料定型形態(tài)，相變前后，更好不要出現(xiàn)液態(tài)氣態(tài)相；

4、材料潛熱大，則系統(tǒng)恒溫能力強(qiáng)；

5、材料絕緣性好，避免高壓系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣漏電風(fēng)險(xiǎn)。

6、相變材料質(zhì)量密度低，減小對(duì)電池包能量密度的影響。

滿足上述要求的相變材料體系其實(shí)并不多，其中石蠟-膨脹石墨是當(dāng)前研究較多并且最接近具體應(yīng)用在鋰電池的一種。

石蠟-膨脹石墨應(yīng)用案例分析

相變儲(chǔ)能材料在鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中的應(yīng)用，最早可以追溯到2004年，第一次應(yīng)用于電動(dòng)踏板車的溫控系統(tǒng)。此后，石蠟-石墨復(fù)合材料，石蠟-膨脹石墨復(fù)合材料逐漸被應(yīng)用于鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。

石蠟-膨脹石墨復(fù)合材料，石蠟作為相變材料，負(fù)責(zé)熱量的吸收和儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)溫控功能。石墨，具備微觀多孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)石蠟相轉(zhuǎn)變成液態(tài)，石墨起到完美的吸附作用，避免材料出現(xiàn)液體狀態(tài)。