PEG/膨胀石墨复合相变材料：2C高倍率放电下电池组降温10.98℃

引言

高倍率放电是电池热管理最严峻的挑战之一。在2C甚至更高倍率下，电池内部产热速率远超散热速率，若无有效干预，温度可能在数分钟内飙升到危险水平。岳姗、智茂永等研究者开发的聚乙二醇（PEG）/膨胀石墨复合相变材料，以简单的工艺和扎实的数据，展示了相变冷却在高倍率场景中的实战能力。

工艺与配方：10%的黄金比例

研究团队采用熔融共混法——一种适合规模化生产的工艺——将PEG与不同比例的膨胀石墨混合制备复合相变材料。热物理性质表征显示：随着膨胀石墨含量增加，材料的熔点和热焓逐步降低，而导热系数显著增加。当膨胀石墨质量分数为10%时，三者达到最优平衡：相变温度46.8℃、相变焓116.6 J/g、导热系数1.379 W/(m·K)。

这一参数组合意味着：46.8℃的相变温度恰好位于电池正常工作温度上限附近，可在电池过热时及时启动吸热机制；116.6 J/g的相变焓提供了可观的储热容量；1.379 W/(m·K)的导热系数虽然不及液冷系统，但已是纯PCM的7倍以上，满足大多数被动冷却场景需求。

2C放电实测：降温效果显著

在2.0C高倍率放电测试中，以2.3 m/s风速的强制空气冷却作为对照。结果表明：采用PEG/膨胀石墨复合相变材料的单体电池，最高温度比风冷方案降低7.15℃；电池组层面，最高温度降低达10.98℃。电池组的降温幅度更大，说明相变材料在抑制热量积聚和温度不均匀性方面的优势更为突出——风冷在电池组内部存在流动死区，而PCM与电池直接接触换热，不受气流分布影响。

规模化潜力

热安全团队（thermsafe.cn）认为，该方案的突出优势在于工艺简单、原料易得。PEG是成熟的工业化学品，膨胀石墨也已在多个领域实现量产，熔融共混法无需复杂设备。这意味着产品的成本可控、产能可扩展。对于成本敏感的工商业储能和两轮电动车电池包，PEG/膨胀石墨复合PCM是一个值得认真考虑的选项。

局限与改进

当然，该方案也面临PCM共有的挑战：长期循环后的性能衰减、极端高温下（>80℃）的泄漏风险等。后续研究可通过引入交联剂提高PEG的形态稳定性，或与石墨烯骨架复合技术结合，进一步提升性能上限。

结语

不追求惊艳的指标，而是用可控的成本实现可靠的降温——PEG/膨胀石墨复合相变材料代表的是一种务实的技术路线。在电池热管理的赛道上，"够用且好用"同样值得尊重。热安全团队（thermsafe.cn）将持续关注低成本PCM方案的工艺优化与产业化应用。

参考来源

岳姗, 智茂永, 郑玲玲, 苏柄键. 聚乙二醇基相变材料用于电池热管理[J]. 电池, 2024, 54(3): 325-329.