三大储热技术,谁拔头筹?

据国家能源局称，随着可再生能源装机规模的快速增长，电力系统对各种调节资源的需求迅速增长，新的储能项目加速实施，装机规模继续快速增长。

在新型储能技术路线方面，保持了多元化的发展趋势。其中，锂离子电池储能仍然占据绝对主导地位。压缩空气储能、液流电池储能、飞轮储能等相对成熟的储能技术保持了快速发展。超级电容储能、固态电池储能、钛酸锂电池储能等新技术也开始投入工程示范应用。各种新型储能技术的发展相互追赶，总体上呈现出多元化、快速发展的趋势。

在此背景下，储热技术作为一种潜力巨大的新型储能技术，近年来发展迅速。

2023年8月29日，由OFweek维科网和维科网储能联合举办的“OFweek 2023(第三届)储能技术与应用高峰论坛在深圳成功举办。

华南理工大学化工学院张正国教授在论坛上发表了题为《储热技术及其在电池热管理领域的应用研究》的精彩演讲。

三大储热技术，谁拔头筹？

储热技术又称储热技术，主要分为潜热(相变)储热技术、显热储热技术和化学反应储热技术三类。

潜热（相变）储热技术是利用物质吸收或释放大量潜热储热的技术，具有最实际的应用前景；显热储热技术是最简单、最成熟的储热技术；化学反应储热技术是利用储热材料的可逆化学反应储热，具有储热密度大的优点，缺点是过程不易控制。

相变(潜热)储热技术在三种储热技术中具有相变温度稳定、潜热大、应用范围广、工艺控制方便等优点，最具实际应用前景。

相变材料是相变储热技术的关键组成部分，具有过冷或低、潜热高、化学/机械性能稳定、比热容量高、导热性合适等特点，主要分为有机材料、无机材料和共晶三类。

为了解决普通相变材料导热性低、液体泄漏等痛点，研发人员开发了许多复合相变材料。例如，膨胀石墨基复合相变材料可以解决导热性低、液体泄漏等问题。

具体而言，复合相变材料主要分为多孔基体、胶囊封装、聚合物基体等，不同复合相变材料的制备方法也不同。

膨胀石墨，膨胀珍珠岩，泡沫金属，MOF、二氧化硅等多孔介质基复合相变材料可通过直接浇注、真空浸渍、自扩散等方法制备；微（纳）米胶囊相变材料可通过原位聚合、界面聚合、乳液聚合、溶胶凝胶等方法制备。

相变材料电池热管理

锂离子电池具有很强的温度依赖性，温度过高、过低、温差过大都会直接影响其性能，甚至导致热失控、火灾等。

目前，电池热失控的防护策略是“堵” 主要通过低导热气凝胶保温材料阻止热失控传播。但保温只能延缓热失控传播，周围电池仍然高温，不能完全抑制热失控传播。

针对电池热管理的痛点，张正国认为，电池热失控保护堵塞不如稀疏。无机相变材料能有效阻挡电池热失控的传播。针刺电池产生的热量被吸收后难以传递到周围电池，最高温度小于100℃。可有效抑制电池热失控时的温升，延长热失控触发时间。

为了提高储能电池的安全性，电池热管理势在必行。电池热管理技术分为主动和被动两种。相变热管理是一种结构简单、成本低、均温性能强的被动电池热管理技术。

相变材料电池热管理可分为碳基复合相变材料电池热管理、柔性复合相变材料电池热管理、相变乳液冷却介质电池热管理等。

碳基复合相变材料电池热管理，通过将碳基复合相变材料包裹在电信业务中，电池（3C放电）温度最多可降低30℃，放电率越高，电池冷却范围越大。

在柔性复合相变材料电池热管理中，柔性材料接触热阻小，延展性好，热应力小，柔性绝缘相变材料重量轻，散热性能优异，有望应用于现有商用液体冷却系统，实现功能升级。

在相变乳液冷却介质电池的热管理中，相变乳液具有比水冷更好的冷却效果，可以显著提高高倍放电时电池组的平均温度。