适用于电动汽车动力电池热管理的新型碳基复合相变材料的制备与性能研究

在石油资源短缺以及环境污染的双重危机下,电动汽车日渐成为了城市交通任务的主要承担者。动力电池的使用寿命以及安全性是当前电动汽车的主要技术瓶颈之一。为了突破这一技术瓶颈,需要将动力电池的温度控制在一定范围,对动力电池热管理进行研究。本文分析并总结了动力电池热管理系统的常用方式,根据目前应用于动力电池热管理的相变材料存在制备工艺复杂、相变焓低的缺点,研发了制备工艺简单、相变焓高的新型定形相变材料,并分析了其应用于电池热管理的可行性。根据动力电池热管理的要求以及相变材料的选取原则,本文选定了聚乙二醇为芯材,无机多孔材料为载体制备的复合定形相变材料应用于动力电池热管理系统。本文通过热解碳化聚多巴胺微球制备了新型介孔碳微球,将其作为载体通过真空浸渍的方法负载聚乙二醇制备定形相变材料。研究表明,聚乙二醇/介孔碳微球定形相变材料具有良好的热稳定性和储热能力,与聚乙二醇相比,聚乙二醇/介孔碳微球定形相变材料的导热率得到提高。为了进一步强化定形相变材料的导热率,本文提出将新型介孔碳微球作为吸附剂吸附铜离子,再通过原位还原法将铜离子还原为铜微球得到介孔碳/铜微球杂化颗粒。以介孔碳/铜微球杂化颗粒为载体、聚乙二醇为芯材,制备出新型定形相变材料,该定形相变材料不仅具有良好的热稳定性和储热能力,而且其导热率显著提高,导热率的提高有助于改善传热效果,提高储放热效率。此外,本文设计了一种新型相变复合板用于动力电池热管理系统,并通过理论计算验证了两种新型复合定形相变材料应用于动力电池热管理系统的可行性。结果表明,两种新型复合定形相变材料均能够将动力电池运行时的温度维持在适宜的温度范围。