Ultrafast microwave heated form-stable thermal package providing operating temperature for PEO all-solid-state batteries

doi:10.1016/j.ensm.2023.102814

論文編號(hào): 535
期刊: Energy Storage Materials
影響因子: 17.789
中科院分區(qū): 1 區(qū)
發(fā)表年份: 2023
DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102814
設(shè)備型號(hào): XH-200A / XH-200C
作者單位: 西安交通大學(xué)/電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；西安交通大學(xué) / 電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
Xi’an Jiaotong University / State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment
研究方向: 全固態(tài)電池?zé)峁芾?；微波快速加熱；相變?chǔ)熱材料；電池冷啟動(dòng)；功能復(fù)合熱包

事實(shí)快照

論文：超快微波加熱形式穩(wěn)定的熱封裝，為 PEO 全固態(tài)電池提供工作溫度
設(shè)備：XH-200A / XH-200C
期刊與分區(qū)：Energy Storage Materials，中科院 1 區(qū)
核心條件：時(shí)間 1 min
關(guān)鍵結(jié)果：包括導(dǎo)熱率 64.6%
用途：可作為全固態(tài)電池?zé)峁芾恚晃⒉焖偌訜?；相變?chǔ)熱材料；電池冷啟動(dòng)；功能復(fù)合熱包的論文證據(jù)頁。

研究摘要

公開摘要指出，全固態(tài)電池因高能量密度和安全性而備受關(guān)注，但其可達(dá)能量密度，尤其是 PEO 基全固態(tài)電池，常受限于較低環(huán)境溫度下固態(tài)電解質(zhì)中鋰離子遷移緩慢。為此，作者設(shè)計(jì)了一種帶有防泄漏骨架的微波熱儲(chǔ)能復(fù)合體系，其中骨架由氧化鋁陶瓷和氮化硼構(gòu)成，內(nèi)部引入高效石墨烯改性相變材料 (GPCM)，用于為全固態(tài)電池提供運(yùn)行溫度。公開摘要進(jìn)一步表明，該復(fù)合材料由氧化鋁陶瓷纖維、氮化硼和 GPCM 構(gòu)成，表現(xiàn)出優(yōu)異熱學(xué)性能，包括導(dǎo)熱率提升 64.6% 和較低的焓損失 11.27%；通過微波輻照包覆該復(fù)合材料的全固態(tài)電池，可在室溫下 1 min 實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)，且作為便攜式輔助加熱單元時(shí)，電池在 1C 下可達(dá)到置于 55 ℃ 烘箱中電池容量的 92%。摘要還指出，多尺度石墨烯特征增強(qiáng)了材料在微波過程中的熱能產(chǎn)生能力。

研究背景與解決的問題

公開摘要指出，全固態(tài)電池因高能量密度和安全性而備受關(guān)注，但其可達(dá)能量密度，尤其是 PEO 基全固態(tài)電池，常受限于較低環(huán)境溫度下固態(tài)電解質(zhì)中鋰離子遷移緩慢。

設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件

項(xiàng)目	參數(shù)
時(shí)間	1 min

關(guān)鍵結(jié)果

包括導(dǎo)熱率 64.6%

指標(biāo)	結(jié)果
包括導(dǎo)熱率	64.6%

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

這篇論文的機(jī)制主線可以概括為“形穩(wěn)骨架防泄漏 + 石墨烯強(qiáng)化微波吸收 + 相變儲(chǔ)熱 + 熱量向電池有效傳遞”的協(xié)同。氧化鋁陶瓷纖維和氮化硼構(gòu)成防泄漏骨架，使相變材料在加熱過程中保持形狀穩(wěn)定。
石墨烯作為關(guān)鍵微波響應(yīng)單元，提高了復(fù)合體系在微波場(chǎng)中的熱能生成效率。
相變材料在吸熱和放熱過程中儲(chǔ)存并釋放熱量，為電池提供更穩(wěn)定的工作溫度窗口。
導(dǎo)熱性能提升有助于把局部產(chǎn)生的熱量更快、更均勻地傳遞到電池表面，緩解傳統(tǒng)相變體系熱擴(kuò)散慢的問題。
最終，這種“微波快速觸發(fā) + 相變維持溫度”的組合，讓 PEO 基全固態(tài)電池具備了室溫快速啟動(dòng)和近似恒溫輔助運(yùn)行的能力。

應(yīng)用價(jià)值

把微波加熱、相變儲(chǔ)熱和電池?zé)峁芾碚系酵惶妆銛y式熱包體系中。
在導(dǎo)熱率提升 64.6% 的同時(shí)，把焓損失控制在 11.27%。
讓 PEO 基全固態(tài)電池在室溫下 1 min 冷啟動(dòng)，傳播價(jià)值很強(qiáng)。
作為輔助加熱單元時(shí)，在 1C 下可達(dá)到 55 ℃ 烘箱對(duì)照組容量的 92%。
既強(qiáng)調(diào)材料層面的熱學(xué)設(shè)計(jì)，也直接連接到電池運(yùn)行表現(xiàn)，應(yīng)用導(dǎo)向明確。

常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？

本研究使用 XH-200A / XH-200C。

研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？

該研究發(fā)表于 Energy Storage Materials（2023），使用 XH-200A / XH-200C 開展全固態(tài)電池?zé)峁芾恚晃⒉焖偌訜?；相變?chǔ)熱材料；電池冷啟動(dòng)；功能復(fù)合熱包研究，關(guān)鍵結(jié)果包括包括導(dǎo)熱率 64.6%。

該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？

發(fā)表于 Energy Storage Materials，中科院 1 區(qū)。

引用信息
Ultrafast microwave heated form-stable thermal package providing operating temperature for PEO all-solid-state batteries
Energy Storage Materials, 2023
DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102814