来源 | Materials Chemistry and Physics

链接 | https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2025.131140

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背景介绍

锂离子电池（LIB）以其高能量密度而闻名，紧凑的尺寸、缺乏记忆效应和长寿命被广泛用于EV和混合电动车辆。尽管LIB是目前可用的最有效的能量存储系统之一，但LIB需要实质性的改进，特别是关于严格的操作温度要求和对热失控的敏感性。因此，保持合适的温度范围对于电池应用来说非常重要。电池内部的局部高温区域是导致电池温度不均匀甚至热失控的主要原因，LIB的最佳工作温度范围为20 ℃至35 ℃，温差需要保持在5 ℃以内，以促进平衡和均匀的循环。因此，设计有效的热管理系统对于确保电池在合理的温度范围内运行至关重要。

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成果掠影

近日，苏州大学先进技术研究院郭浩、苏州大学齐菲团队提出了一种基于多层复合相变材料（CPCM）与液体冷却耦合的热管理系统（BTMS）。采用液体冷却系统和双层复合相变材料（PCM）设计了18650电池组的热管理系统，建立了一个新的锂离子电池热特性实验平台，该系统采用液体冷却和PCM相结合的冷却方式，保证了电池在安全温度范围内工作，从而提高了电池组内温度场的均匀性。研究表明，采用一体化液体冷却和双层复合PCM的混合BTMS可有效控制电池组内最高温度（29.18 ℃），并使温差最小化（1.82 ℃）。在未来的研究中，充分考虑热电偶在不同测试位置的影响，可以进一步评估复合冷却系统在温度均匀性、系统稳定性和系统可靠性，为提高热管理系统设计中的电池安全性提供了有价值的指导。研究成果以“Battery thermal management systems on the integration of multi-layer phase change materials and liquid cooling energy-saving strategies”为题发表在《Applied Thermal Engineering》期刊。

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图文导读

图1.相变材料（a）膨胀石墨（EG）-10材料（B）EG-15材料的微观形态。

图2. CPCM的DSC加热和冷却曲线。

图3.电池布置和热电偶布局（T1-T9）

图4.电池组热管理系统模型图（a）液体冷却系统（B）液体冷却/复合相变材料冷却系统。

图5.复合热管理系统示意图。

图6.复合热管理实验设置。

图7.（a）电池组物理示意图（B）电池组室温温升试验（c）冷却板物理示意图（d）冷却板内部结构示意图（e）液冷通道布局物理示意图（f）液冷与相变材料复合系统。