なぜなら、電気自動車及びハイブリッド電気自動車用の主電源として高いエネルギー及び高パワー密度のリチウムイオン電池を、高出力が大量の熱をもたらしている。しかしながら、リチウム電池が高すぎたり低すぎたり、温度に非常に敏感ですアクティブなTMSとパッシブTMSは、2つの一般的な温度管理技術です。
アクティブな熱管理であって、熱管理システムを駆動するのに必要なエネルギー：強制空冷、水冷、ヒートパイプ冷却、冷却がより一般的な受動的な熱管理、エネルギー消費量は自然冷却、相変化などの場所を、マークされていませんされています。材料の冷却など。
アクティブな熱管理
トランら、ヒートパイプモジュールは、リチウムイオン電池の熱管理のために設計されている。それらは異なる追加の換気HEV用電池のヒートパイプは、効果的な熱管理ソリューションを証明したことがわかった。グレコらヒートパイプのモデルを開発一次元過渡熱モデル合成回路は、それらが、リチウムイオン電池の温度を28℃に52℃から一過性の一次元モデルを使用することによって低下させることを示す。Mohammadianらアルミニウムフィン発泡挿入リチウムイオンを冷却します細胞が挙げられる。これらは、ヒートシンク内の使用後のアルミニウム発泡体、アルミニウム発泡体を使用しない場合と比較し、それを発見したが、リチウムイオン電池の表面温度が大幅に低減される。Zhaoら。、リチウムイオン電池を冷却するための液冷シリンダを用いて、それら油圧シリンダ42個の円筒形電池の表面温度は40℃以下に保たれる。ヒートポンプ、ラジエータ、ファン組立体などの追加により、上記の能動冷却方法はすべて高価である。
受動的熱管理
パッシブ近年の（ような相変化材料として）熱管理、より多くの人々の注目、それは潜熱蓄熱熱の形で。相変化材料（PCM）、効率的でコンパクトかつ軽量であるため、潜熱大きなメディアは、主に水、パラフィン潜熱蓄熱時、液体又は気体TMSのPCM方式に固体から液体へのほぼ一定温度の相変化にPCMが印加され、他の無機塩、等、一般的に次の要件を持っています。
1）適切な相転移温度、相変化の大きな潜熱、適切な熱伝導率（一般に大きい）;
2）相変化媒体の化学組成に変化を生じさせないように、相転移中に溶融の現象が起こるべきではない。
3）相転移の可逆性は良好であり、過冷却の程度はできるだけ小さくすべきであり、性能は安定している。
4）非毒性、非腐食性、非汚染性;
5）安全性、非可燃性、爆発性または酸化劣化の使用。
6）より速い結晶化速度および結晶成長速度。
7）物理的性能要件：低い蒸気圧;より小さい体積膨張率;高密度;
8）経済的なパフォーマンス要件：原材料を購入しやすい、安価な価格。
本論文では、2018年に雑誌の論文「相変化材料で飽和グラフェン被覆したニッケルフォームを使用したリチウムイオン電池の熱管理」「熱科学の国際ジャーナル」に掲載された香港大学の科学技術のABIDフセインから1、文学は、グラファイトを説明しますニッケル被覆複合優れた特性パラフィン材料PCM材料はパワーリチウム電池熱管理システムに適用されるアルケニルである。1.7A放電電流、ニッケルコントラスト、パラフィンワックス、GCN、発泡ニッケル+パラフィン、パラフィンワックス+ GCNで熱管理の結果、単に17％のニッケル電池表面温度低下を使用するよりも飽和グラフェン被覆されたニッケル発泡体に比べてニッケル発泡体を使用することを見出しました。
1フィールドの概要
非常に低い熱伝導率を有する共通PCM（0.1-0.3W /（M・K））。回生率はPCMの低い熱伝導率によって影響される。多くの技術は、PCMの熱伝導率を向上させるために、文献に記載されています。ゴリらグラフェン複合材料は、純粋なPCMの熱伝導率を向上させるために使用される。それらは、グラフェン/パラフィン複合材料の熱伝導率が45W /（m・K）で、純粋なグラファイトの熱伝導率は0.2W /（m・K）である達することを見出した。彼らは5μAの放電電流において、グラフェン/パラフィン複合体を用いたリチウムイオン電池の温度上昇は、グラフェン/パラフィン複合体の温度上昇が37℃でなくても16℃であったことが観察された.Kizilelらはグラファイトマトリックスを用いて熱伝導率は、それらは、グラファイトパラフィン約17W /（m・K）での熱伝導率は、常温常圧の条件下でリチウムイオン電池を混合均一なPCMに寄与することが観察された。Aadmiら金属製管状体に固体パラフィンを添加することによってエポキシ樹脂の熱伝導率は3~4倍に増加している。彼らは、複合材料中のワックスの含有量を増加させることによって、より高い記憶容量と低い温度上昇を達成することができる、ことを見出しました。
金属発泡体はまた、PCM熱伝導実行可能な選択肢を向上させることが示され。高気孔率は、良好な熱物理的特性及び機械的強度は、金属発泡体の重要な特徴である。Liら、銅発泡パラフィン複合研究の使用10Ahのリチウムイオン電池の1Cの放電率で純粋な自然空気対流及びパラフィン、熱管理材料、空気対流モードと比較モード純粋パラフィンとして発泡体を用いて銅複合体：これらは2つのモードの結果と比較した熱性能のための群管理システム。低電池表面温度は29％と12％であった。フセインら、ニッケル電池表面温度の複合材料3.4Ahのリチウムイオン電池を使用して。それらは、それぞれ、2Cの放電速度、電池表面温度と空気で、当然純粋よりも見出さパラフィンモードは、Samimiらパラフィン炭素繊維複合材料の後にダウン31％と24％バッテリー15℃の表面温度の低下である。複合純粋パラフィンコントラスト、81から273までパーセントの増加した熱伝導率の熱伝導。（患者のひとり）Sabbahら。彼らが見つかりました電気ヒータ、黒鉛複合材-PCMの使用など。パラフィンの熱伝導率を改善するために、グラファイトを電池使用、プラス表面温度は5％減少する。パラフィンの熱伝導率を向上させるために使用Khateebらアルミニウム発泡体。これらは通常のワックスよりも13.2Ah電池の表面温度が5％低いことを見出しました。
以前の研究では、熱管理リチウムイオン電池は、主に、グラフェン使用される - グラファイト複合材料又は発泡金属（銅、ニッケル又はアルミニウム）/グラファイト材料グラフェン熱伝導率が非常に高い複合（〜を2000- 3000W /（m・K）で）。パラフィンは、ニッケル及びニッケル被覆層グラフェンを浸漬することにより改善された熱伝導率を有します。
しかし、問題は、ニッケル、わずか6倍の熱伝導率であり、高温、グラファイトで - ポリスチレン複合熱機械的特性（例えば、引張強度及び圧縮強度）が報告され、ここで弱くなりますリチウムイオン電池の熱管理システムとしてグラフェン被覆ニッケルフォーム。
リチウム電池の熱管理システムの概要の2グラフェン被覆ニッケル発泡材
この問題を解決するために、本研究では、リチウムイオン電池の熱管理に、新しい熱管理材料（グラフェン、金属フォームとパラフィンの組み合わせ）を採用しています。強度と靭性ニッケルは繊維/粒子で補強することで機械的特性を向上させることができます。炭素原子はニッケルに容易に溶解することができ、ニッケル表面に容易にニッケルを溶かすことができます。従って、グラフェンパターンの好ましい幾何学的形状を有するパターンを正確に作成することができ、グラフェン合成に適した発泡ニッケルフォームを提供することができる。 Zhaoらは、グラフェン複合材料（ポリビニルアルコールおよびグラフェンナノシート）のヤング率および機械的特性が約10倍改善したことを報告した150％グラフェンの発泡ニッケル上での成長は、グラニュラーが0.05g / Lのグラフェンを添加するとNiの発泡硬度が1.2倍高くなるように、グラインドグラインドをより硬くします。優れている（3mA / cmで10,000サイクル後の容量維持率98％）。
化学気相堆積を用いて発泡ニッケルで被覆されたグラフェンの成長を完了するために飽和グラフェン被覆されたニッケル発泡体（GCN） - この研究では、熱管理は、新しい材料を用いたリチウムイオン電池によって達成されます。得られたがGCN発泡体の熱伝導率のパラフィンワックス、23倍よりも高い純粋パラフィンを添加した。固形パラフィン、純粋なパラフィンワックスと比較して、相変化材料（PCM）として使用され、パラフィンは、溶融温度を増加させる、GCNフォームを追加しました、純粋パラフィンワックスの凝固温度よりも低く、潜熱および比熱GCN発泡パラフィンの添加は、リチウム電池用材料で、それぞれ30％および34％で比較アプリケーションの結果の減少、熱管理の5種類の固体ニッケル17％のPCM飽和グラフェン被覆ニッケルフォーム電池温度上昇を用いた発泡ニッケルで1.7Aの放電電流と比較パラフィン、GCN、発泡ニッケル+パラフィン、パラフィンワックス+ GCN。
3つの結論
ニッケル発泡体が蒸着技術グラフェン被覆化学製剤を用いて調製。発泡ニッケルグラフェン層の厚さは、1~2ナノメートルである。パラフィンは、相変化材料は、パラフィンアルケニル含浸グラフェン被覆黒鉛中に浸漬されるように、ニッケル発泡しました被覆されたニッケル発泡体の熱特性およびリチウムイオン電池の熱管理におけるその適用を以下に要約する。
1）測定パルスレーザ飽和パラフィングラフェン複合発泡ニッケルコーティングと複合発泡ニッケルパラフィンパラフィン前記支持材料の熱伝導率を用いて、結果は、グラフェン被覆されたニッケル発泡体の熱伝導率純粋パラフィン発泡ニッケルは純粋なパラフィンの熱伝導率を6倍に増加させたが、23倍に増加した。
2）純粋パラフィン複合材料と比較してグラフェンを飽和発泡ニッケルやニッケルパラフィンワックス化合物複合材料の溶融温度と凝固温度を観察コーティング、及び（発泡ニッケルパラフィングラフェンで被覆された/飽和発泡します発泡ニッケルの融解温度および凍結温度）は、それぞれ増加および減少し;これは、発泡ニッケルとパラフィンとの相互作用に起因する。
3）純粋パラフィン潜熱に比べ、飽和パラフィン発泡ニッケルコーティンググラフェン複合潜熱を30％減少される。これは、パラフィンの質量分率を低減グラフェン被覆複合発泡ニッケルパラフィン決定の飽和に起因するものですパラフィンは、金属発泡体の細孔の存在のために質量を減少させた。複合材料の固有の熱容量は、固体と液体状態のニッケルパラフィン比少ない純物質16％のパラフィン及び12％、及びニッケル被覆されたグラフェンの飽和パラフィン発泡さ比熱容量は35％と34％、状態の複合材料において、純粋な固体および液体パラフィンのそれより小さかった。その理由は、純粋なPCMの金属フレーム（ニッケル発泡体とグラフェンで被覆されたニッケル発泡体）と比較して小さい熱容量があることです。
4）最後に、この研究は、アプリケーション開発を含む材料（即ち、リチウムイオン電池の熱管理）は、4つの付加的な熱管理材料、即ち、ニッケル発泡体、グラフェンで被覆されたニッケル発泡体、パラフィンワックス、検討および比較されパラフィンニッケル発泡体は、放電電流1.7A、単に17％のニッケル電池表面温度低下を使用するよりも飽和グラフェン被覆されたニッケル発泡体を下げます。
