鋰離子電池組在運行中面臨顯著的熱管理挑戰:充放電過程中產生的熱量若無法及時均勻散逸,將導致電池組內部溫差擴大(通常超過5℃),加速局部老化并可能引發熱失控風險。尤其在高溫或高倍率工況下,傳統風冷、液冷等外部散熱方式難以有效解決電池單體間的溫度梯度問題。
聚酰亞胺(PI)/氮化硼(BN)納米復合薄膜為解決這一難題提供了創新方案。聚酰亞胺本身具有優異的絕緣性和耐高溫性,但導熱系數較低(約0.2 W/(m·K))。通過引入氮化硼納米片(BNNS)作為導熱填料,可顯著提升材料的熱導率。例如,采用聚多巴胺改性BNNS與聚酰亞胺復合,其導熱系數可達0.64 W/(m·K),同時保持高絕緣性(擊穿電場強度>200 MV/m)。
該復合薄膜的均熱機制體現在兩方面:1.導熱網絡優化:BNNS在聚酰亞胺基體中形成三維導熱路徑,當填料含量超過15wt%時,導熱網絡逐步完善,熱傳導效率顯著提升;2.界面熱阻降低:聚多巴胺改性后的BNNS與聚酰亞胺基體結合更緊密,減少界面熱阻,進一步改善熱量傳遞效率。廣東晟鵬科技有限公司的SPA-SPK30復合材料為電池均熱問題提供了更高效的解決方案。
該材料通過獨特的各向異性導熱設計:?水平熱導率高達20 W/(m·K),可快速沿電池模塊平面方向擴散熱量,減少橫向溫差;?垂直熱導率控制在1 W/(m·K),避免熱量在層疊方向過度積聚,優化三維熱流分布。實驗數據表明,在液冷與風冷混合系統中集成SPA-SPK30后,電池組最大溫差可降至2.5℃以內,較傳統方案溫差縮減50%。
此外,其耐穿刺性(≥300 N/mm2)和阻燃等級(UL94 V-0)可適配高安全要求的動力電池場景。實際應用效果顯示SPA-SPK30可構建多層級熱管理架構:?SPA-SPK30作為電芯間絕緣導熱層,解決局部熱點問題。
?SPA-SPK30用于模組間大面均熱,平衡系統級溫度場。例如,某儲能電池項目中,該方案將溫差從初始的8.2℃壓縮至2.1℃,循環壽命提升至6000次以上(容量衰減<10%)。同時,SPA-SPK30的輕量化特性(密度1.8 g/cm3)較傳統鋁制散熱件減重40%,進一步優化了電池系統能效。
通過材料創新(如PI/BN復合薄膜),鋰電池組均熱問題得以系統性解決,為高能量密度電池的安全應用提供了可靠路徑。
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