• 石墨烯散熱膜

石墨烯是已知材料中導熱率最高的材料，最高可達5300W/m·K，高于石墨塊體和金剛石，遠高于鐵、鋁、銅等常見金屬。石墨烯由于其高導熱率，在熱管理領域具有極高的應用價值和應用前景。目前，基于氧化石墨烯方法制備的石墨烯散熱膜的導熱率可達1500~2000W/m·K，其作為散熱材料在電池領域中亦具有重要的應用價值。軟輝金是石墨烯散熱膜的一種，其具有密度小、回彈好、導熱率高的特點，主要作為熱界面材料使用。

• 石墨烯散熱膜在鋰電池中的應用

鋰電池推薦的使用溫度在0~45℃之間，在充放電期間產生的熱量會使電池溫度超過推薦溫度。一旦溫度超過這個區間，鋰電池的壽命和容量會顯著下降，溫度過高時甚至會產生安全風險。因此鋰電池的使用通常需要配套的熱管理系統進行控溫散熱，而石墨烯散熱膜則是最佳的導熱材料之一。

智能手機大部分都用鋰電池作為電源，由于手機內部空間狹小，在充電時會產生大量熱量，導致鋰電池溫度升高。而在貼近鋰電池的主板與后蓋上使用的石墨烯散熱膜能將鋰電池產生的熱量快速均勻地傳導到機殼、框架等部件上，形成快速有效的散熱路徑，從而降低鋰電池使用時的溫度，防止鋰電池的局部溫度過高。     

圖1  手機中石墨烯散熱膜的應用

動力鋰電池是新能源電池的核心，主要有三種散熱方式，石墨烯散熱膜和軟輝金均能用于其中加強導熱能力。

1、風冷結構散熱方式：在電池包一端加裝散熱風扇，另一端留出通風孔，使空氣在電芯的縫隙間加速流動，帶走電芯工作時出現的高熱量；在電極端頂部和底部各加上石墨烯散熱膜，讓頂部、底部不易散發的熱量通過石墨烯散熱膜傳導到金屬外殼上散熱。

2、液冷結構散熱方式：電芯的熱量通過軟輝金傳遞至液冷管，由冷卻液熱脹冷縮自由循環流動將熱量帶走，使整個電池包的溫度統一，冷卻液強大的比熱容吸收電芯工作時出現的熱量，使整個電池包在安全溫度內運作。軟輝金高回彈韌性，能有效防止電芯之間的震動摩擦破損問題。

3、自然對流散熱方式：此類電池組空間大，與空氣接觸良好，裸露部分能通過空氣自然換熱，底部不能自然換熱部位通過散熱器散熱，軟輝金填充散熱器與電池組中間空隙，導熱、減震、絕緣。

• 石墨烯散熱膜在太陽能電池板中的應用

聚光太陽能電池根據電池數量有單電池、條形電池組件、密排電池組件三類，如圖2。其中單電池通過只需被動散熱，而對于密排電池，確保整個電池組件表面的高平均散熱至關重要。通常太陽能電池對溫度特別敏感，溫度每升高1℃，光電轉換效率就會下降0.05%，而當聚光比超過150個太陽時，需要采用主動散熱，如圖3所示，其中3-銅板可替換成導熱率更高的石墨烯散熱膜。

圖2 太陽能電池分類

圖3 太陽能電池主動散熱結構圖例

目前對于光伏系統中的電池散熱技術，從電池與熱沉的連接方式來看，主要分為間壁式散熱和直接接觸散熱。石墨烯散熱膜可用于間壁式散熱系統中。間壁式散熱是兩種熱交換介質間存在明顯壁面，是將熱沉和待散熱主體之間采用導熱介質進行連接，將熱量傳遞給熱沉，再通過熱沉裝置進行換熱。導熱介質可采用石墨烯散熱膜或軟輝金材料，將太陽能電池上的熱量快速均勻的傳遞到熱沉裝置，不同冷卻方式中可使用石墨烯散熱膜的情況如下表所示：

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