储能技术是目前能源管理中的一个重要课题之一，储能技术的应用可以有效地提高能源的利用效率。储能技术的主要作用是储存过剩的能量，并在需要的时候释放能量，从而解决能源供需在时间和地点上不匹配的问题，提高能源的利用效率和灵活性。能量储存的方式主要包括机械能、电磁能、化学能和热能储存。热能储存可以分为显热储存和潜热(相变热)储存两类。显热储存是利用材料固有的热容实现的，潜热储存，也称相变储能，是利用相变材料物态变化时吸收或释放大量的热量进行的。与显热储存相比，潜热储能的储能密度大，因此更受研究者的青睐。

相变材料，广义来说，是指被利用其在物态变化时所吸收或释放的大量热能用于能量储存的材料。狭义来说，是指那些在相变时，储能密度高，性能稳定，相变温度合适和性价比优良，能够被用于相变储能技术的材料。

变材料可以在物态变化的过程中吸收或释放热量。当环境温度高于材料的相变温度时，相变材料融化或者汽化，吸收热量；当环境温度低于材料的相变温度时，相变材料凝固，释放热量，由此，便可达到调节温度和储存能量的作用。将相变材料应用于需要控温的领域，可以达到调节温度、余热回收、储存热量等目的。

相变材料的应用主要有宏装法和定形法两种。宏装法是指将相变材料直接用于控温领域，不做另外的加工。这种方法虽然简单，但是相变材料在应用过程中容易泄露，使得材料的利用率降低。为了解决这一问题，有研究者提出制备定形相变材料，即定形法。这种方法是指将相变材料作为芯材固定在多孔材料中，定形法可以解决相变材料的泄漏问题，也可以提高相变材料的导热率。

基于相变材料的电池热管理系统设计

本文提出一种可实现电池及时散热的复合板，由传热板、相变材料和德耐隆Telite改性耐火隔热复合材料三部分组成，下图为复合板的结构图。复合板靠近电池的一面为传热板，传热板应选用导热率高的金属或合金，如银、铜、铝等，设置传热板的目的为及时将动力电池在运行中产生的热量传递给相变材料。隔热板的存在使得电池之间的温度不会相互影响，阻止热量的横向传播，减小了产生热失控的可能性。隔热板应选用导热系数低的材料，如德耐隆Telite改性耐火隔热复合材料。相变材料填充在传热板与隔热板之间，利用相变储能原理，实现电池运行时的温度保持在适宜的温度范围。

复合板的结构示意图

保温隔热阻燃材料布置

电池包内使用的保温隔热材料除了导热系数低之外，还需具备阻燃、绝缘、柔软杠高温和质量轻等特点。

德耐隆改性耐火保温隔热毡复合材料作为电池包的保温层，其形状可根据实际需求进行裁剪加工，由于电池包内模组表面形状不规整，周边布置有高压铜排和低压线束，因此将保温层仿形粘贴在下箱体和上壳体内壁。

新能源汽车的电池包在低温工况下的加入保温层设计，采用德耐隆改性耐火保温隔热毡复合材料作为电池包内的保温材料，通过温度试验测试，在-25℃的低温工况下，装有保温层的电池包在降温速度上明显比没有使用保温材料的要相对减小，对于这个保温设计方法在电池包内具有较强的适用性， 能够提高动力电池在低温环境地区的使用性能。

德耐隆Telite产品由二氧化硅及陶瓷纤维毡复合制备而成，产品内部具有纳米级空隙可以减慢热传导，同时通过阻挡三种热传导方式（对流，传导和辐射）来完成耐热保温。由于其导热系数低（不高于0.02W/m.k），穿选材料的热量不断弱化，材料低吸热性能保持低热量幅射输出水平，从而确保降低热量损耗（或侵入）。

外部升温导致锂离子电池内部温度不稳定，进一步提升内部短路并损坏附近任何组件的风险。这仅发生在无内部支撑的锂离子电池身上。而内部有铜质支撑物的锂离子电池，加热超过250度，导致电池核心崩溃，进而让铜质支撑物融化，内部温度超过1000摄氏度，热量迅速向外扩散，从而造成热失控。

所以适当使用隔热阻燃材料的应用有助于提高电池内部的热稳定性。

主要研究内容及创新点

电动汽车日渐代替燃油汽车成为城市交通的主力军，电动汽车动力电池的热管理是目前的研究热点。因此，本文制备了适用于电动汽车动力电池热管理的定形相变材料并研究其性能，分析了制备的定形相变材料在电动汽车动力电池热管理方面的可行性。

不同相变材料其储热属性也不尽相同。复合定形相变材料形状稳定、不易泄漏、热稳定好等特点，可将其应用于电动汽车动力电池热管理系统。因此，需要根据动力电池的温度要求筛选合适的相变材料作为芯材，以及合适的载体材料。本文以有机相变材料为芯材无机多孔材料为载体制备定形相变材料。

在制备出能够适用于电动汽车动力电池热管理的新型碳基定形相变材料。有机相变材料在实际应用中常会发生泄漏问题，因此本文开发了新型介孔碳材料制备定形相变材料；提出了提高碳基定形相变材料导热率的新思路，即为向碳基材料中引入金属微球；制备出了两种新型碳基定形相变材料，对其应用于动力电池的具体效果进行了分析。具体创新点如下：

(1)为了解决有机相变材料易泄露的这一缺陷，本文开发了一种新型的介孔碳材料作为有机相变材料的载体制备复合定形相变材料。该复合定形相变材料的制备过程简单、环保。

(2)为了提高复合定形相变材料的导热系数，本文以热解聚多巴胺得到的介孔碳微球为吸附剂吸附铜离子，并将铜离子原位还原为铜微球制备介孔碳/铜微球杂化颗粒，进而以其为载体，制备复合定形相变材料。

(3)为了避免动力电池工作时温度过高导致的使用寿命缩减问题，本文结合前人的研究，制备出了新型复合定形相变材料，并对复合相变材料的物理化学性质、热性质进行了一系列的表征，最后，分析了该新型复合定形相变材料应用于电池热管理的可行性。