新型相变材料的核心技术突破在于其超凡的热能吸收与缓冲能力。其工作原理基 于材料在特定相变温度区间内发生的物理相变（如固-液相变）过程中能够高效捕 获并储存远超常规导热材料容量的潜热。这种独特的“热能海绵”效应，使得电 池温度达到临界点同时，主动、智能地吸收快充工况产生的峰值热量。
相变材料（PCM，Phase Change Material）的基本原理是利用物质在相变过程中 吸收或释放大量潜热，同时保持温度相对稳定的特性。 当材料从固态转变为液 态（熔化）时，它会吸收并储存热量；而当其从液态返回固态（凝固）时，则会 释放储存的热量。这一过程中，材料的温度在相变点附近几乎保持不变，形成所 谓的“相变平台”，使其在热能存储和温度调控方面具有显著优势。
PCM的单位体积潜热可达200- 380 kJ/kg，远高于传统热 管理材料，能够存储和释放更多的热量，更有效地调节工 况温度，减少温度波动对设备工作性能的影响。以电池舱 热管理为例，使用PCM可以实现更高效的热管理，提高电 池的充放电效率和循环寿命。
通过减少温度波动，PCM能够有效延缓设备功率器件/电 池的老化过程，降低衰减速度，从而延长寿命，降低功率 器件/电池更换频率和维护成本。从长期来看，使用PCM进 行热管理可以显著降低系统/设备的全生命周期成本，基本 只有系统部署成本，几乎没有散热运行成本，具有良好的 经济效益。
PCM热管理系统无需外部能源驱动，依靠材料自身的相变 过程即可实现温度调节，降低了系统的复杂度和成本，提 高了系统的可靠性和安全性。
对于热源我们可以分为3这种情况，外部环境高热，内部锂电池发热，和内部锂电池发热以及外部高热环境。图内灰色部分表示锂电池组保持稳定温度；浅蓝色表示pcm固象稳定温度；温度圈层表示 温度传导过程。（红色箭头表示温度流向） 外部高热能被逐步吸收并延缓传递：高热区域PCM优先发生相变储热，温度梯度促使热量沿材料梯度方向缓慢扩散，而靠近电池侧的PCM因熔点较高仍保持固态，有效阻隔热流。这种阶梯式热管理使得电池本体始终处于PCM的固相保护区内，外部温度波动被PCM的相变平台与梯度导热特性双重缓冲，电池工作温度得以维持稳定。
通过精准的相变温度调控与高储热能 力，为锂电池热失控风险提供了主动 解决方案。当电池因高倍率充放电或 环境温度升高产生额外热量时， PCM通过固液相变过程快速吸收并 储存热能，将电池内部温度稳定在安 全阈值内。这种动态热缓冲机制不仅 有效延缓了电池模块的温升速率，还显著降低了局部过热风险
在极端环境（内部锂电池持续发热叠 加外部高热）下，梯度设计的相变材 料（PCM）会通过阶梯相变逐层吸收 热量。当热负荷超过PCM储热容量时， 材料将逐渐熔化为液态。（如图所示）为应对这一情况，建议触发主动热管理策略： （1）启动强制风冷系统：通过排风 装置加速气流，带走PCM层积聚的液 态潜热，延缓其完全相变进程，同时直接降低电池表面温度。 （2）梯度熔融监控：利用温度传感 器实时监测PCM各层相变状态，在 PCMI界层发生熔化前，提前介入散热，避免热失控风险。
PCM（相变材料）凭借其独特的相变潜 热特性，能够在电池温度升高时吸收大 量热量，在温度降低时释放热量，从而 实现高效、被动式的温度缓冲。 例如，在电池充电过程中，PCM可以吸 收电池产生的热量，防止温度过高；在 放电过程中，释放热量维持电池温度， 保持性能稳定。
PCM的相变温度可以根据电池的最佳工 作温度区间进行定制，使电池能够在适 宜的温度环境下稳定运行，充分发挥其 性能。 不同类型的电池对工作温度有不同要求， 通过定制PCM的相变温度，可以满足各 种电池的个性化需求。
PCM热平衡管理系统无需外部能源驱动， 依靠材料自身的相变过程即可实现温度 调节，降低了系统的复杂度和成本，提 高了系统的可靠性和安全性。 与液冷和风冷系统相比，PCM系统的安 装和维护更加简便，减少了因系统故障 导致的维修成本和时间。
PCM的单位体积潜热可达200- 380 kJ/kg，远高于传统热管理 材料，能够存储和释放更多的热量，更有效地调节工况温度， 减少温度波动对设备工作性能的影响。 以电池舱热管理为例，使用PCM可以实现更高效的热管理， 提高电池的充放电效率和循环寿命。
通过减少温度波动，PCM能够有效延缓设备功率器件/电池的老化过程， 降低衰减速度，从而延长寿命，降低功率器件/电池更换频率和维护成本。 从长期来看，使用PCM进行热管理可以显著降低系统/设备的全生命周期 成本，基本只有系统部署成本，几乎没有散热运行成本，具有良好的经 济效益。
PCM热管理系统无需外部能源驱动，依靠材料自身的相变过 程即可实现温度调节，降低了系统的复杂度和成本，提高了 系统的可靠性和安全性。
削峰填谷与温度调节
储能系统通常需要在不同的气候条件下运行，包括极端的高温和低温环境。PCM可以集成到储能柜中，帮助调节内部温度，实现削峰填谷的功能。在白天光照充足、温度较高的时段，储能电池放电时产生的热量可被PCM吸收；在夜间或温度较低的时段，PCM释放热量，维持储能电池的工作温度，提高储能系统的整体效率和稳定性。
例如，某大型储能项目采用了集成PCM的储能柜设计，经过实际运行监测，储能系统的空调能耗减少了30%，在降低运营成本的同时，提高了储能系统的能源利用效率和环境适应性，延长了储能电池的使用寿命。
极端气候适应性
PCM的高效热管理能力使其能够更好地适应沙漠、高寒等极端气候地区，确保储能系统在恶劣环境下稳定运行，满足不同地区的能源存储需求。
例如，在沙漠地区，白天高温和夜晚低温的极端温差对 储能系统的热管理提出了严峻挑战，PCM的应用可以有 效缓解这一问题，保障储能系统在极端气候下的可靠运 行。
提高储能系统经济性
通过减少空调等辅助设备的能耗，PCM降低了储能系统的运营成本，同时延长了电池寿命，减少了电池更换频率，提高了储能系统的经济性，使其在能源存储市场更具竞争力。
从长期来看，使用PCM的储能系统在全生命周期内的成本效益更加显著，为储能产业的发展提供了有力支持。
快充温升控制
在电动汽车快速充电过程中，电池会产生大量热量，导致温度迅速升高，影响充电效率和电池安全性。PCM可以嵌入电池模组中，在快充时吸收电池产生的热量，将温度升高幅度控制在合理范围内，抑制温升，从而提高充电效率和安全性。
例如，某知名车企在其最新款电动汽车的电池模组中嵌入了PCM材料，实际应用结果显示，在快充过程中，电池组的温度降低了15%，有效减少了因过热可能导致的安全隐患，同时提高了充电速度，提升了用户的驾驶体验
低温环境预热
在低温环境下，PCM可以释放热量，对电池进行预热，使电池更快地进入最佳工作状态，提升低温环境下的充放电性能。
例如，在北方冬季，电动汽车在低温时启动困难，通过在电池模组中应用PCM进行预热，可以显著改善这一问题，使车辆在低温下也能快速启动并正常行驶。
提升电池寿命与车辆性能
PCM的应用不仅提高了电动汽车的充电效率和低温性能，还通过减少温度波动延长了电池的使用寿命，降低了电池更换成本，提高了车辆的整体性能和可靠性。
从长期来看，使用PCM的电动汽车在全生命周期内的维护成本更低，性能更稳定，为用户提供了更好的使用体验。
轻量化设计与高低温循环应对
航空航天领域对电池舱的热管理要求极高，既要应对高空飞行中的低温环境，又要承受飞行过程中电池充放电产生的热量以及可能面临的高温环境。PCM的轻量化设计特点使其能够满足航空航天对设备重量的严格限制，同时通过其高效的相变储热和放热能力，应对高低温循环，确保电池在航空航天飞行过程中的稳定运行，保障飞行安全。
例如，在一些小型无人机的电池舱中应用PCM，可以在保证电池性能的同时，减轻电池舱的重量，提高无人机的飞行性能和续航能力。
提升飞行安全与可靠性
PCM的应用不仅提高了航空航天电池舱的热管理性能，还通过减少温度波动和提高电池稳定性，进一步提升了飞行的安全性和可靠性，降低了因电池故障导致的飞行事故风险。
在航空航天领域，安全是最重要的考量因素之一，PCM的高效热管理能力为飞行安全提供了有力保障。
推动航空航天技术发展
随着PCM技术的不断发展和应用，其在航空航天领域的应用前景将更加广阔，有望推动航空航天技术的进一步发展，为未来的飞行器设计和应用提供更多的可能性。
例如，未来在大型客机或深空探测器的电池舱热管理中，PCM可能会发挥更重要的作用，助力航空航天事业的发展。
稳定运行温度与设备寿命延长
许多工业设备的备用电源需要在长时间待机状态下保持电池的良好性能，一旦主电源故障，能够迅速投入使用。PCM可以稳定备用电源电池的运行温度，减少温度变化对电池性能的影响，延长电池的使用寿命，确保在关键时刻备用电源能够可靠运行，提高工业设备的整体可靠性和安全性。
例如，在数据中心的备用电源系统中应用PCM，可以有效减少因电池温度波动导致的性能下降和故障风险，保障数据中心在突发停电情况下的正常运行。
提高备用电源可靠性
PCM的应用提高了备用电源在各种环境条件下的可靠性，使其能够在关键时刻迅速启动并稳定运行，为工业设备的正常运行提供有力支持。
在一些对可靠性要求极高的工业场景中，如医疗设备备用电源、化工厂备用电源等，PCM的高效热管理能力可以显著提高备用电源的性能和可靠性。
降低工业设备维护成本
通过延长备用电源电池的使用寿命和提高其可靠性，PCM降低了工业设备的维护成本和更换频率，提高了工业设备的经济性和可持续性。
从长期来看，使用PCM的工业设备备用电源系统在全生命周期内的成本效益更加显著，为工业企业的运营提供了更多的经济优势。
高效蓄热散热
PCM 在达到相变温度时，会发生从固态到 液态的转变，这个过程中会吸收并储存大 量的潜热，能在芯片温度升高时快速吸收 热量，有效抑制芯片温度的急剧上升；当 芯片温度降低时，又会将储存的热量释放 出来，使芯片温度保持相对稳定，减少温 度波动。
可靠性与稳定性高
PCM 具有较好的化学稳定性和热稳定性， 经过多次相变循环后，其性能依然能保持 相对稳定，不易出现老化、干涸、硬化等 问题，可长期可靠地工作，确保芯片在不 同的工作条件下都能得到有效的散热保护。
空间占用小
PCM 能够在较小的体积内储存大量的热量， 相比一些传统的散热方式，如风冷、水冷 等庞大的散热系统，PCM 可以更紧凑地集 成在芯片封装或散热模块中，有利于实现 电子设备的小型化和轻薄化设计，特别适 用于空间受限的移动设备、便携式电子产 品等。