〖艾施派尔〗膨胀石墨-石蜡在动力电池热管理系统中有哪些特性
- 提高导热性能:
- 石蜡作为一种相变材料,具有较大的相变潜热和热稳定性,但其导热系数较低,容易在相变时变成液态并发生渗漏。为了解决这一问题,研究者们通过添加膨胀石墨(EG)来提高其导热性能。EG具有高导热性、耐腐蚀、耐高温等特性,能够有效提高石蜡的导热系数。
- 制备方法:
- EG/PCM复合材料的制备通常涉及将石蜡与膨胀石墨按照一定比例混合,并通过压制工艺制成板状材料。实验中,将可膨胀石墨在高温下膨化,然后与熔化的石蜡混合,利用EG的多孔结构和吸附性来制备复合材料。
- 微观结构:
- 扫描电镜(SEM)观察显示,EG在吸附石蜡后,仍保持了其疏松多孔的蠕虫状形态,石蜡被均匀地吸附在EG的孔道中。这种结构有助于热量的快速传递。
- 热扩散系数:
- 实验结果表明,添加EG后,复合相变储热材料的热扩散系数显著提高。例如,当EG-2的添加量为10%时,复合相变储热材料的热扩散系数最大,达到1.964×10^-6 m^2/s,比纯石蜡提高了22倍。
- 相变潜热和相变温度:
- 差示扫描量热仪(DSC)分析显示,复合相变储热材料的相变潜热与纯石蜡相近,表明EG的添加并未显著改变石蜡的相变特性。同时,复合相变储热材料的相变温度略有变化,但总体变化不大,这可能与EG的孔结构和石蜡的相互作用有关。
- 热稳定性:
- 通过在高温下放置复合相变储热材料并观察其渗漏情况,发现添加适量的EG可以显著提高材料的热稳定性,减少石蜡的渗漏。
- 在动力电池热管理中的应用:
- EG/PCM复合材料在动力电池热管理系统中的应用显示出良好的散热效果。实验表明,在1.0 C和1.5 C放电倍率下,使用EG/PCM冷却的电池模块中电池的最高温度和最大温差均低于空气冷却的情况。这表明EG/PCM复合材料能够有效地控制电池的温度,提高电池的热管理性能。
- 散热效果:
- 在单体电池和电池模块的散热实验中,EG/PCM复合材料表现出比空气冷却更佳的散热效果。在1.0 C放电倍率下,使用EG/PCM冷却的电池模块中电池的最高温度比空气冷却低2.72℃,而在1.5 C放电倍率下,这一温差可达到6.65℃。
- 材料成本:
- 实验还发现,5mm厚的EG/PCM复合材料在散热中已经过量,因此可以在此基础上进一步减少用量,以发挥复合材料的有效性,同时降低材料成本。
综上所述,膨胀石墨-石蜡复合材料在动力电池热管理系统中具有显著的散热特性,能够有效提高电池的温度控制和热稳定性,是一种具有应用潜力的新型散热材料。
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