清华新闻网6月14日电范围储能的迅猛成长对电堆的热平安和长命命提出了更高的要求。若何在电芯单体之间的有限空间内统筹电芯单体正常工作温度窗口的导热均温需求与热掉控温度窗口的高温绝热需求，是今朝电池热平安研究的瓶颈问题之一。

近日，清华年夜学机电系杨颖研究团队与浙江年夜学陆俊研究团队配合合作，设计并制备了以电池热掉控温开云体育app度为触发变量的导热切换至绝热的热响应材料作为单体电池距离层，在避免电池组热分散致使热掉控舒展、晋升电池组运行平安性方面获得了冲破性的原始立异功效。

研究团队提出经由过程在二维导热骨架单体片层间嵌入特定温度规模的热触发膨胀微球作为热开关，操纵膨胀微球的微不雅应力应变，将导热骨架推散。电池热掉控发生的瞬时热冲击功率进一步原位陶瓷化隔层，构成类气凝胶布局。

图1.热切换材料的切换道理与制备方式

多孔布局包管了隔层材料敏捷进入到绝热状况，禁止热舒展的产生。该热切换材料可在电池热掉控后在不异时候标准敏捷从 1.0 W/(m K)切换到 0.1 W/(m K)，切换温度窗口为90-100℃，知足了电池热治理和热掉控阻隔功能的两重需求。研究功效有望为下一代一体化电池热平安系统的开辟与利用供给理论支持和设计根据。

图2.热切换材料在电池模组中的现实利用（a）散热测试中电芯隔层为热切换材料、气凝胶和没有隔层的电池模组的红外图象。（b）三种环境下电池模组ΔTmax转变曲线。（c）用在热舒展测试的电池模组组装示意图。（d）电芯隔层为热切换材料时单体电芯的温度随时候转变曲线。（e）隔层材料为热切换材料或气凝胶的电池模组在热舒展测试时代的热通量仿真计较值。（f）热切换材料在热掉控测试进程中充任热智能庇护层，其描摹跟着距热源的远近而转变。（g）热切换材料经热冲击前后的XRD图谱。（h）热掉控测试后的热切换材料的SEM图象

6月5日，相干研究功效以“合用在电池平安治理的快速温度响应热切换材料”（Rapid temperature-responsive thermal regulator for safety management of battery modules）为题，颁发在《天然 能源》（Nature Energy）。

清华年夜学机电系2020级博士生王菁为论文第一作者。陆俊、杨颖为论文配合通信作者。清华年夜学机电系为论文第一单元，合作单元包罗清华年夜学车辆与运载学院、浙江年夜学和浙江三花智能节制股分有限公司。研究获得科技部、国度天然科学基金委、浙江省天然科学基金委、北京市天然科学基金委等的帮助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41560-024-01535-5

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