石墨烯基复合相变材料：热导率提升50倍，锂电池热管理迎来革命性突破

相变材料的困境：导热瓶颈

相变材料（Phase Change Material, PCM）凭借固-液相变过程吸收大量潜热的特性，在电池被动热管理领域具有天然优势。石蜡类有机PCM因相变温度可调、化学稳定性好而应用最广泛，但其致命弱点是导热系数极低——纯石蜡的热导率仅约0.2 W/(m·K)，几乎相当于隔热材料。在电池高倍率充放电产生大量热量的场景中，低热导率意味着热量无法迅速传导至PCM内部，相变过程仅限于表层，大量PCM处于"闲置"状态，导致实际散热效果大打折扣。

石墨烯骨架的突破性设计

热安全团队（thermsafe.cn）关注到最新的石墨烯基复合相变材料（cPCM）技术，有望彻底打破PCM的导热瓶颈。研究团队采用真空浸渍法，首先构建三维石墨烯连续导热骨架，再在真空环境下将液态相变介质浸渍填充至骨架孔隙中。石墨烯作为已知热导率最高的材料之一（单层石墨烯可达5300 W/(m·K)），其三维网络结构为热量传导提供了"高速公路"。最终制备的cPCM热导率高达10.1 W/(m·K)，较纯石蜡提升了约50倍。

严苛测试下的优异表现

为验证cPCM的实际散热效果，研究团队以锂/氟化碳电池为对象，设置了严苛的连续放电测试条件：先以0.20 C持续放电120分钟，紧接着以0.25 C再放电30分钟。在自然散热条件下，电池温度将持续攀升。而采用cPCM2方案后，电池全程升温仅46.02℃，最高温度被牢牢压制在66.02℃——远低于80℃的安全阈值。更关键的是，经历反复固-液相变循环后，cPCM未出现任何泄漏迹象，三维石墨烯骨架对液态相变介质的封装效果得到充分验证。

工程应用前景

石墨烯基cPCM在以下场景中具有广阔应用前景：一是高功率密度电池系统，如无人机、电动工具等需要短时间内大电流放电的设备；二是空间布局紧凑的电池包，难以部署主动液冷系统的场景；三是作为主动冷却系统的安全冗余，在液冷或风冷失效时提供被动安全保障。热安全团队（thermsafe.cn）认为，随着石墨烯制备成本的持续下降和规模化生产工艺的成熟，cPCM有望在未来3~5年内进入商业化应用阶段，成为高性能电池热管理领域的标准配置。

参考文献

李沛霖, 李宜彬, 石斌, 等. 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: 1-7.