锂离子电池（LIB）因其能量密度高、自放电率低、循环寿命长而广泛应用于新能源汽。锂电池的最佳工作温度范围为25~50℃，同时，电池模块间的最大温差应低于5℃。然而，电池的性能与工作温度密切相关，高温或温度均匀性差会导致电池容量损失甚至发生热失控。因此，构建高效的电池热管理（BTM）系统将温度保持在所需范围内至关重要。目前，主要有三种电池热管理方法：空气冷却，液体冷却和相变材料（PCM）冷却。其中，相变材料能在相变过程中吸收电池产生的热量，保持电池模块间温度的相对稳定。基于相变材料的电池热管理作为一种被动冷却方法，不仅结构简单，无需额外的能源消耗，而且适用于任意形状的电池，温度一致性好，具有广泛的应用前景。
锂电池热管理用柔性材料热塑性弹性体（TPE）
热塑性弹性体（TPE）由不同化学成分或官能团的树脂段（硬段）和橡胶段（软段）组成。它们在室温下表现出高弹性，并且可以在较高温度下重塑。这种独特的结构提供了吸收相变材料的可能性：硬段通过链段的力提供物理交联，软段由更大自由旋转能力的高弹性链段组成。软段和硬段排列在一起，以便相互连接，形成高度灵活的网络结构。TPE主要包括苯乙烯类弹性体（TPS）、聚烯烃弹性体（TPO）、聚氨酯弹性体（TPU）、聚酯弹性体（TPEE）聚酰胺弹性体（TPAE）硫化橡胶（TPV）、有机氟弹性体（TPF）、有机硅类等。常用于电池热管理中的部分TPE材料见图1。
图1部分热塑性弹性体的分类TPS主要是以苯乙烯、丁二烯或异戊二烯为单体的嵌段共聚物，包括苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯－异戊二烯嵌段共聚物（SIS）及苯乙烯－异戊二烯－丁二烯嵌段共聚物（SIBS）等，其相应的加氢共聚物为SEBS、SEPS、SEEPS[4]。SBS是提高CPCM柔韧性的主要因素，在维持样品形状和结构的稳定性方面起着重要作用。SEBS是使用最普遍的类型，它有较高的拉伸强度、平滑的表面、良好的低温性能，可满足锂电池热管理在低温条件下的需求。TPO是指乙丙橡胶、丁腈橡胶（NBR）等橡胶与聚丙烯或聚乙烯共混，或者通过合成嵌段结构的弹性体。主要包括乙烯－辛烯共聚物（POE）、TPV和乙烯－辛烯嵌段共聚物（OBC）等三种类型。其中OBC具有良好的耐热性和力学性能，并且具有优异的加工性能和耐磨性能。POE类密度较低（0.86~0.g/cm），由非结晶的乙烯和辛烯长链提供弹性。乙酸乙烯酯单体（EVA）共聚物具有相对较低的结晶度，表现出比聚乙烯（PE）高得多的柔韧性和抗冲击性，同时继承了聚乙烯（PE）的高加工性和耐腐蚀性。TPC-et在低温下具有出色的机械性能和柔韧性，因此在低温下可应用于各种易于安装的电池和电池模块。硅橡胶（SR）高分子材料具有天然的附着力、化学稳定性和良好的减震性。它通常用作界面填充材料，以降低界面的热阻并增强加热设备与散热器之间的传热，一些研究已使用硅橡胶并应用于电池热管理。
在热管理应用中，材料的使用寿命与成本是重要的影响因素。部分TPE材料和相变材料的使用寿命比较具体分析如下：①TPE材料的成本普遍低，基本低于相变材料（如石蜡）的市场价格，见表1。此外，TPE材料在复合相变材料中的占比小于相变材料，其经济效益更高；②相变材料的寿命主要受到相变材料的种类和质量，不同的相变材料具有不同的熔点、热容等特性。其次，相变材料的使用环境（如温度、湿度等）和制备工艺（材料的纯度、形态和结构）会影响其性能和寿命，需要在设计时进行综合考虑。TPE作为一种弹性体材料，其寿命主要受到以下因素影响：TPE材料的种类和成分、使用环境（如温度、湿度等）和制备工艺、成型方式和使用方式会影响其物理性质、化学稳定性和耐久性。因此，相变材料和TPE材料的使用寿命比较需要根据具体情况进行分析和评估。一般来说，相变材料有一定的重复利用性，可以长期保持其热管理特性。而在不同的应用场景下，TPE材料能够多次加工和回收利用，具有耐老化性能，抗磨损性能，高低温压缩变形性能强，具有良好的耐候性、耐热性、耐寒性。在极端工作条件下，TPE材料具有更优的使用寿命和性能。
综上所述，热塑性弹性体（TPE）作为一种高弹性聚合物材料，具有良好的柔韧性、耐久性和出色的机械性能，同时也具有成本低和寿命长的使用价值。最近几年，TPE材料作为相变材料的支撑载体被广泛应用于锂电池热管理领域。
TPE基柔性复合相变材料工作原理
在使用相变材料冷却方法对锂电池进行热管理时，充放电过程中，电池内部发生的化学反应会伴随体积变化而变化，但是这种变化通常很小。如果所采用的复合相变材料为刚性材料，刚性复合相变材料是坚硬的，受热膨胀易导致高的热应力而挤压电池，影响电池内的电化学反应过程。随着电池系统的高度集成，刚性相变不适合复杂的电池系统。而当采用柔性复合相变材料时，电池周围的复合相变材料具有柔韧性，对电池产生的挤压较小。因此，本文的研究围绕电池热管理用柔性复合相变材料展开。由图2(a)所示，电池表面与刚性材料的接触界面之间存在许多空气间隙，这阻碍了电池热量的快速传导。通过在接触面之间增加柔性热界面材料（TIM），由图2(b)所示，可以有效减少接触表面的空气间隙，确保电池热量快速散发。而在CPCM中添加柔性材料制备的柔性复合相变材料能够与电池表面紧密接触，其在微观尺度上的变形能力使得接触界面处的空气间隙减小，由图2(c)所示，这不仅降低了柔性复合相变材料与电池之间的接触热阻，还提高了散热能力。
图2柔性复合相变材料传热的工作原理为了有效地计算电池外表面和CPCM之间的实际热接触电阻，可由图所示方法。具体测试过程如下，在电池表面包裹一层CPCM，并分别在CPCM的中心、外表面和电池表面设置热电偶来进行温度采集（T1，T2和TB）三个温度测量点位于同一水平线上。
图柔性复合相变材料的热接触电阻测试示意图CPCM与之间电池的实际热接触电阻大小为电池表面和相变材料表面间温差与电池发热的比值，由公式(1)所示。TB是电池表面的温度，可由热电偶直接测得；Tpcm是界面温度，通过简化并假设CPCM的导热系数是各向同性并且与温度无关，Tpcm可通过等式(2)计算，其中rB=rpcm；电池发热可由公式()计算，其中Q，r和I和分别是电池产生的热、电池的电阻和放电电流。
在CPCM中添加柔性材料后，当相变材料从固相变为液相时，它将膨胀以填充界面间隙，接触面积将增大，粘附性将提高，接触热阻Rc值相比未添加之前将会降低。HUANG等等将刚性复合相变材料（ER-CPCM）和柔性复合相变材料（TF-CPCM）组装在单个电池中并进行接触热阻的大小比较。结果表明，ER-CPCM的热接触电阻约为0.6℃/W，而TF-CPCM的接触电阻为0.4℃/W。与ER-CPCM相比，TF-CPCM的接触电阻减少了0.2℃/W，对电池具有更紧密的粘附性。当刚性复合相变材料和柔性复合相变材料从固相转化为液相时，两种复合相变材料均能够吸收电池产生的大量潜热，但制备的柔性复合相变材料逐渐转变为柔性状态，这种柔软的复合相变材料可以填充电池和柔性复合相变材料之间的空气。此外，与形状恢复相关的接触压力可以导致两个表面之间更紧密的结合，从而降低热接触电阻，改善电池和柔性复合相变材料之间的传热效果。
小结将低成本、高弹性的TPE作为载体制备柔性复合相变材料是解决纯相变材料易泄露、低热导率和高刚性的有效措施，柔性复合相变材料在相变时吸收和释放大量热量，维持温度基本不变，满足了对电池最佳工作温度的要求，提高了电池热管理的热安全性及可靠性。此外，柔性复合相变材料具有出色的柔韧性，在外力作用下能够拉伸、弯曲和扭转而不改变其原本形状。经过抗振和减震测试后，柔性复合相变材料依然能够紧密包裹电池，结构紧凑，并且适应于实际运行中产生的振动。因此，具有实用性、安全性的TPE基柔性复合相变材料在电池热管理领域有着广阔的应用前景。基于此综述，未来可研究的方向有以下几个方面。
（1）基于TPE的柔性复合相变材料可以实现良好的形状稳定性，但它们仍存在导热性差和柔韧性不足的问题。目前对柔性载体和导热填料的研究还仅限于一元体系，对二元体系的研究较少，未来可考虑二元柔性载体的协同以及二元导热填料的协同作用，将载体和填料与相变材料复合来增强柔韧性和导热性。
（2）目前选用的柔性载体大部分都是TPE材料，对其它的柔性材料的研究较少。未来可选用其它种类的柔性载体材料，加大其种类、组分含量对柔性复合相变材料热性能、热管理性能和机械性能的研究，以制备性能优异的柔性复合相变材料。
（）柔性复合相变材料中的碳材料具有导电性，可能造成电池短路而发生热失控。此外，电池模块在长时间使用后会引起热量聚集和破损，严重影响电动汽车的安全，而频繁更换电池则会增大成本和浪费人力。因此，未来应该着眼于开发具有介电性、阻燃性和抗老化性等多功能的柔性复合相变材料。通过添加碳化硅（SiC）等导热填料和三聚氰胺（MA）、磷酸三苯酯（TPP）等阻燃剂来提高介电性和阻燃性，并且寻找抗老化性能的柔性材料制备的柔性复合相变材料来提高电池的使用寿命。