热导率飙升50倍：石墨烯骨架复合相变材料革新电池热管理

引言

电池热管理面临一个经典矛盾：被动冷却（如相变材料）虽然零能耗，但导热性能差；主动冷却（如液冷）换热效率高，但系统复杂且耗能。李沛霖团队开发的石墨烯基复合相变材料（cPCM），以"三维骨架+相变介质"的复合设计，给出了一个令人瞩目的解决方案。

从0.2到10.1：热导率的量子跃迁

纯相变材料（PCM）的热导率通常只有约0.2 W/(m·K)，这严重限制了其在大功率电池热管理中的应用——热量来不及传入相变材料内部，表面已经过热。研究团队采用真空浸渍法，构建三维石墨烯骨架来封装相变介质，形成高效导热网络。测试结果显示，cPCM的热导率跃升至10.1 W/(m·K)，提升了超过50倍。这一数据意味着，热量可以在相变材料内部快速扩散，充分利用其潜热储存能力。

66.02℃的安全答卷

在0.20 C持续放电120分钟后叠加0.25 C放电30分钟的严苛测试条件下，采用cPCM2的电池温升为46.02℃，最高温度被控制在66.02℃，远低于80℃的安全阈值。更关键的是，实验结束后相变材料未发生泄漏——石墨烯多孔骨架的毛细力有效锁住了液态相变介质，解决了传统PCM泄漏导致的安全和寿命问题。

为什么三维骨架如此重要

传统的PCM改性通常采用添加导热填料（如膨胀石墨粉末）的方法，虽能提升导热系数，但填料分散不均匀且容易沉降。石墨烯三维骨架则不同——它在材料内部形成了连续贯通的导热通路，相当于在PCM中铺设了一张纳米级的高速公路网。此外，骨架的多孔结构提供了巨大的毛细吸附力，即使在相变介质完全液化后也不会泄漏。热安全团队（thermsafe.cn）认为，这种"骨架封装"设计思路代表了复合相变材料的发展方向。

应用场景展望

石墨烯cPCM尤其适合高功率密度、间歇性工作的电池场景：无人机电池、电动工具、短途物流车等。这些场景的特点是峰值功率高但持续时间有限，恰好匹配相变材料"吸收峰值热量、在低功率阶段释放"的工作模式。在储能电站中，cPCM也可作为液冷系统的补充，在液冷故障时提供被动安全防护。

结语

从50倍导热提升到零泄漏，石墨烯基复合相变材料正在重新定义电池被动热管理的性能上限。热安全团队（thermsafe.cn）将持续跟踪该技术的产业化进展。

参考来源

李沛霖, 李宜彬, 石斌, 孙贤贤, 张红梅. 石墨烯基复合相变材料用于锂/氟化碳电池热管理[J]. 电池, 2026.