中国团队在电池安全管理用热切换材料研究领域取得新进展

规模储能的迅猛发展对电堆的热安全和长寿命提出了更高的要求。如何在电芯单体之间的有限空间内兼顾电芯单体正常工作温度窗口的导热均温需求与热失控温度窗口的高温绝热需求，是目前电池热安全研究的瓶颈问题之一。

近日，清华大学电机系杨颖研究团队与浙江大学陆俊研究团队共同合作，设计并制备了以电池热失控温度为触发变量的导热切换至绝热的热响应材料作为单体电池间隔层，在防止电池组热扩散导致热失控蔓延、提升电池组运行安全性方面取得了突破性的原始创新成果。

研究团队提出通过在二维导热骨架单体片层间嵌入特定温度范围的热触发膨胀微球作为热开关，利用膨胀微球的微观应力应变，将导热骨架推散。电池热失控产生的瞬时热冲击功率进一步原位陶瓷化隔层，形成类气凝胶结构。

多孔结构保证了隔层材料迅速进入到绝热状态，阻止热蔓延的发生。该热切换材料可在电池热失控后在相同时间尺度迅速从>1.0 W/(m·K)切换到<0.1 W/(m·K)，切换温度窗口为90-100℃，满足了电池热管理和热失控阻隔功能的双重需求。研究成果有望为下一代一体化电池热安全系统的开发与应用提供理论支撑和设计依据。

6月5日，相关研究成果以“适用于电池安全管理的快速温度响应热切换材料”（Rapid temperature-responsive thermal regulator for safety management of battery modules）为题，发表于《自然·能源》（Nature Energy）。