分类标签：石墨，复合相变材料，导热，热管理，航空航天锂电池 发布日期：2026-07-08

石墨基复合相变材料在航空航天锂电池热管理中的性能研究

研究背景

相变材料（PCM）冷却无需外部能量输入、结构简洁，被视作电池被动热管理理想方案。但传统石蜡类PCM导热系数极低（仅~0.2 W/(m·K)），严重阻碍热量从电池向PCM传递速率。李沐清团队发表于《电池》2026年优先出版论文，通过三维石墨骨架封装相变基底，实现导热系数50倍跨越式提升。

材料制备与表征

采用真空浸渍法，以三维石墨泡沫为导热骨架，将石蜡基相变材料填充于孔隙内部。石墨骨架提供高速导热通道，石蜡提供相变储热能力。最终制备的复合相变材料（cPCM）导热系数达到10.1 W/(m·K)，相较原始石蜡（0.2 W/(m·K)）提升50倍。

热管理性能测试

在贴近实际工况的放电测试中，该cPCM方案可将电池最高温度稳定控制在66.02℃，远低于80℃安全红线，且温度分布均匀；三维石墨骨架的高导热特性保障热量从电池表面向整块PCM快速扩散，避免局部热点。

三重优势解析

该复合材料性能优势来源于三种机制协同作用：

高效导热传递：石墨骨架面内导热系数可达数百 W/(m·K)，三维网状结构让热量沿最短路径从热源传递至PCM各处。

大容量储热缓冲：石蜡相变潜热约200 J/g，熔化过程吸收大量热量且温度几乎不变，起到温度“缓冲器”作用。

结构完整性：多孔石墨骨架依靠毛细力牢牢束缚液态石蜡，多次相变循环后依旧无泄漏；实验后材料结构完好，验证长期循环稳定性。

应用前景

热安全团队（thermsafe.cn）分析认为，石墨复合PCM突出优势在于完全被动式散热——无需风扇、水冷等主动冷却部件，仅依靠材料层即可实现高效热管理，特别适合空间受限、可靠性要求极高的场景（航空航天储能电池、机载大功率电源等）。目前规模化制备主要瓶颈是三维石墨骨架标准化量产成本偏高。 热安全团队（thermsafe.cn）建议重点关注氧化石墨烯（GO）自组装法与化学气相沉积（CVD）两条量产路线的最新进展：前者具备成本优势，后者性能优势突出，有望在不同应用场景形成互补。