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复合相变材料/空冷复合式锂离子电池模块散热性能

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化工学报 2023年第2期74卷 674-689页

作者：杜江龙杨雯棋黄凯练成刘洪来华东理工大学化学与分子工程学院上海200237 华东理工大学化工学院上海200237 化学工程联合国家重点实验室上海200237

锂离子电池放电过程中产生的热量无法及时消散会导致电池性能下降,设计合理的电池组散热结构是提升电池性能的关键一环。提出一种复合相变材料(CPCM)与空冷结合的电池组散热结构。利用伪二维电化学模型与三维散热模型相结合,将电池产热... 详细信息

锂离子电池放电过程中产生的热量无法及时消散会导致电池性能下降,设计合理的电池组散热结构是提升电池性能的关键一环。提出一种复合相变材料(CPCM)与空冷结合的电池组散热结构。利用伪二维电化学模型与三维散热模型相结合,将电池产热过程、电池与外界传热过程进行解析,探究了相变材料(PCM)厚度、CPCM中膨胀石墨(EG)的含量、空冷孔道数量及空冷气体流通方向对电池组散热性能的影响。结果表明,CPCM/空冷复合式散热结构的散热性能明显优于只用CPCM的电池组,且当PCM厚度等于电池半径、EG质量分数为20%时,电池组散热性能最佳。此外,双向通风管道设计可以更有效地降低电池温度。所得结论可为锂离子电池组的散热设计提供理论指导。

关键词：锂离子电池复合相变材料热安全空冷电化学模型

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复合相变材料研究进展

功能材料 2007年第12期38卷 1936-1940页

作者：张东康韡李凯莉同济大学材料科学与工程学院上海200092

复合相变材料主要指性质相似的二元或多元化合物的一般混合体系或低共熔体系,形状稳定的固液相变材料,无机有机复合相变材料等。因其独特的功能成为近来新材料研究的热点。介绍了较为常见的几种复合相变材料的制备方法,溶胶凝胶法、加... 详细信息

复合相变材料主要指性质相似的二元或多元化合物的一般混合体系或低共熔体系,形状稳定的固液相变材料,无机有机复合相变材料等。因其独特的功能成为近来新材料研究的热点。介绍了较为常见的几种复合相变材料的制备方法,溶胶凝胶法、加热共熔法、多孔介质法,微胶囊法,高分子聚合法等,并对它们的特点进行了分析,最后介绍了复合相变材料的前景。

关键词：复合相变材料制备前景

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复合相变材料调控机理与强化换热的实验研究

热能动力工程 2021年第7期36卷 99-103,115页

作者：刘志强张冠华崔国民豆斌林上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为获取相变温度、潜热和导热性都比较合适的相变材料,本文使用高熔点的固态石蜡(熔点为70℃)和低熔点的液态石蜡(熔点为5℃)按照不同比例进行配比实验,来获得不同相变范围的相变材料,以适应实际应用的要求。制备了五种复合相变材料样品... 详细信息

为获取相变温度、潜热和导热性都比较合适的相变材料,本文使用高熔点的固态石蜡(熔点为70℃)和低熔点的液态石蜡(熔点为5℃)按照不同比例进行配比实验,来获得不同相变范围的相变材料,以适应实际应用的要求。制备了五种复合相变材料样品,使用差式扫描量热仪(DSC)测试其参数。并选用孔隙率均为95%,孔隙密度(pores per inch,ppi)分别为15,30和50 ppi的三种泡沫铜,采用熔融浸渍法将石蜡填充其中制备复合相变材料,进而探究泡沫铜对石蜡强化换热的效果。实验结果显示比例为A1(20%5℃+80%70℃)、A2(35%5℃+60%70℃)和A5(80%5℃+20%35℃)时只有一个熔化峰,其起始点分别为56.6℃,53.2℃和3.7℃,表明通过物理方法将两种石蜡混合可以调控复合相变材料的熔点与潜热。热导率测试结果表明当孔隙率为95%孔隙密度分别为15,30和50 ppi时泡沫铜可以提高石蜡导热率3-7倍。

关键词：复合相变材料石蜡调控机理泡沫铜

纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料制备及热物性研究

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物理学报 2019年第10期68卷 18-26页

作者：蔡迪李静焦乃勋重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学能源与动力工程学院重庆400044

本文分别制备了纳米石墨烯片质量分数为0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%的纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料,并通过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等实验对其形貌结构及热物性进行表征和研究.实验表明本文制备的纳... 详细信息

本文分别制备了纳米石墨烯片质量分数为0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%的纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料,并通过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等实验对其形貌结构及热物性进行表征和研究.实验表明本文制备的纳米石墨烯-正十八烷复合相变材料具有很好的相变稳定性;当纳米石墨烯片的质量分数达到2%时,复合相变材料的导热系数相对于纯十八烷高出了89.4%.

关键词：纳米石墨烯片复合相变材料热物性

石墨对活性炭/脂肪酸复合相变材料潜热和导电性能的影响

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化工进展 2021年第7期40卷 3878-3891页

作者：徐众侯静吴恩辉李军黄平唐亚兰攀枝花学院钒钛学院四川攀枝花617000 四川省太阳能利用技术集成工程实验室四川攀枝花617000 太阳能技术集成及应用推广四川省高校重点实验室四川攀枝花617000

利用不同粒径活性炭(AC,粒径为75μm、48μm、45μm和38μm)作为支撑材料,以月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)4种脂肪酸(FA)为相变主料,采用熔融共混法制备多种AC/FA复合相变材料,并在其中添加石墨来增强材料导电性能... 详细信息

利用不同粒径活性炭(AC,粒径为75μm、48μm、45μm和38μm)作为支撑材料,以月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)4种脂肪酸(FA)为相变主料,采用熔融共混法制备多种AC/FA复合相变材料,并在其中添加石墨来增强材料导电性能,系统地研究了复合相变材料的密度、泄漏率、潜热、导热和导电性能。结果表明,FA中添加AC质量分数随粒径减小分别降低16%、12%、9%和7%,AC对MA的吸附效果最好,对SA的吸附效果最差;AC/FA泄漏率随AC添加量和成型压力增大而减小,密度正好相反。AC/FA的热导率比纯FA提高的最大倍数分别为7.6倍、10.7倍、5.1倍和5.1倍。AC/FA电阻率随压力和石墨添加量增加而减小,添加10%石墨后,复合相变材料潜热从52.88~141.9J/g下降至36.4~106.4J/g,但电阻率从几万降低至30.70Ω·cm以下,导电性能得到改善。

关键词：不同粒径活性炭复合相变材料热导率相变潜热电阻率

石墨纳米片尺寸对复合相变材料储热特性的影响

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化工学报 2015年第6期66卷 2023-2030页

作者：丁晴方昕闫晨范利武俞自涛浙江大学热工与动力系统研究所浙江杭州310027

为了探究二维纳米材料的尺寸对复合相变材料储热特性的影响,将膨胀石墨分别超声振荡10、30和90 min,得到3种不同尺寸的石墨纳米片：GNS-10、GNS-30、GNS-90,添加到十六醇中制备出纳米复合相变材料。利用SEM、XRD和Hot Disk等方法对其微... 详细信息

为了探究二维纳米材料的尺寸对复合相变材料储热特性的影响,将膨胀石墨分别超声振荡10、30和90 min,得到3种不同尺寸的石墨纳米片：GNS-10、GNS-30、GNS-90,添加到十六醇中制备出纳米复合相变材料。利用SEM、XRD和Hot Disk等方法对其微观结构和性能进行表征和测试的同时,对比研究了Maxwell、Bruggeman及Nielsen模型对热导率的计算结果。结果显示,石墨纳米片尺寸越大,对复合相变材料热导率的提升幅度越大。当GNS-10添加量为10%（质量分数）时,热导率提升了约517%。Nielsen模型在形状因子A取100~180时可以较好地预测实验值。与大幅增长的热导率相比,复合相变材料相变温度、相变焓的变化可忽略不计。此外,石墨纳米片的加入明显缩短了储热材料的凝固速率,有效热导率的提高是产生这种效果的主要原因。

关键词：石墨纳米片复合相变材料热导率储热

从热力学计算到定形体系的实验表征设计全金属复合相变材料

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第5期34卷 1393-1412页

作者： Chiara CONFALONIERI Alessandra CAMNAGHI Elisabetta GARIBOLDI Politecnico di Milano Department of Mechanical EngineeringVia La Masa 120156 MilanItaly

用于热能管理的复合相变材料(C-PCMs)利用其一个或多个低熔点活性相的可逆相变(如熔化—凝固)存储和释放热能作为潜热。同时,高熔点的惰性相可以提供额外的性能,如定形性和改善的导热性。从难混溶合金中可获得具有这些特征的全金属复合... 详细信息

用于热能管理的复合相变材料(C-PCMs)利用其一个或多个低熔点活性相的可逆相变(如熔化—凝固)存储和释放热能作为潜热。同时,高熔点的惰性相可以提供额外的性能,如定形性和改善的导热性。从难混溶合金中可获得具有这些特征的全金属复合材料体系。本文将热力学计算和实验测试相结合,探讨二元(Al-In,Al-Sn,Al-Bi和Cu-Bi)和三元(Al-In-Sn和Al-Bi-Sn)难混溶合金在100~300℃的温度范围内用作C-PCMs的潜力。结果表明,将这两种方法相结合对于全面理解复合体系和找到满足设计需求的最佳解决方案十分必要,它克服了“试错”法浪费时间的弊端,并为模拟提供了高质量的数据。

关键词：复合相变材料合金设计热力学性能定形性储热

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石墨/十四酸复合相变材料的热性能研究

太阳能学报 2014年第5期35卷 819-824页

作者：朱冬生刘世杰徐婷张秀荣华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室广州510641 中国科学院广州能源研究所广州510640

利用超声解离的方法以膨胀石墨(EG)制得微米级片层石墨(MSGF),将MSGF添加到十四酸(MA)基体中,制备出MSGF质量分数分别为0.1%、0.5%、1.0%和2.0%的石墨/十四酸复合相变材料,采用实验的手段对该复合材料的热性能进行表征。结果表明:该复... 详细信息

利用超声解离的方法以膨胀石墨(EG)制得微米级片层石墨(MSGF),将MSGF添加到十四酸(MA)基体中,制备出MSGF质量分数分别为0.1%、0.5%、1.0%和2.0%的石墨/十四酸复合相变材料,采用实验的手段对该复合材料的热性能进行表征。结果表明:该复合材料的导热系数较纯MA有明显提高,随着MSGF质量分数的增加,固态体系的导热系数增加得越快,液态体系的增加则基本呈线性趋势;相变潜热随MSGF含量增加逐渐降低,但相变温度变化不大,熔化时的相变温度略高于凝固时的温度;储(放)热时间与纯MA相比明显减少。

关键词：十四酸石墨复合相变材料热性能

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基于复合相变材料-热管耦合的电池散热性能

化工进展 2023年第11期42卷 5680-5688页

作者：黄龙腾祁影霞王誉程姜盛军上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 江苏嘉和热系统股份有限公司江苏扬州225006

针对18650三元锂电池在高倍率循环充放电时,电池组散热不及时导致电池组温度高于电池安全运行范围,引发自燃等安全问题,制备出石蜡-十六酸新型复合相变材料,并提出复合相变材料-热管(CPCM-HP)耦合的散热模式。当复合相变材料石蜡-十六... 详细信息

针对18650三元锂电池在高倍率循环充放电时,电池组散热不及时导致电池组温度高于电池安全运行范围,引发自燃等安全问题,制备出石蜡-十六酸新型复合相变材料,并提出复合相变材料-热管(CPCM-HP)耦合的散热模式。当复合相变材料石蜡-十六酸混合比为3∶1时,散热效果最好,具备最低的相变温度43.3℃,相对纯石蜡降低了11.8%。3C放电时,CPCM-HP与复合相变材料(CPCM)散热系统相比,最高温度和最大温差分别降低了7.1℃、1.4℃。CPCM-HP散热模式在环境温度30℃,“3C放电-1C充电”模式下,维持电池组在46.5℃左右工作,并且整个循环过程中,最高温度不超过50℃,最大温差也控制在1.5℃以下,电池组始终保持在安全温度范围内。实验结果表明CPCM-HP比CPCM具有更好的散热性能。

关键词：电池散热三元锂电池石蜡十六酸复合相变材料热管

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