1. 蓄电电池在高温环境或低温环境下会出现性能严重衰减和热安全问题，现有热管理技术成本和功耗高，无法兼顾高温冷却和低温隔冷的技术需求，亟需低成本的兼顾高低温工况的热管理技术；2. 大功率的电子器件或电子设备如数据中心运行时产生大量热量，现有冷却技术能耗高，相变冷却技术有望大幅提升冷却能力，但相变材料的热传导速率较低、缺乏柔性，严重限制了相变冷却能力的利用率，迫切需要研发高热导、柔性的相变材料大幅提升冷却能力。

技术方案：1. 从微观结构对现有相变材料进行改性，采用定向冷冻技术将相变材料的单向热导率提升100倍，约10W/(m·K)的水平，大幅提升相变材料的传热能力；2. 优选韧性材料与相变材料进行复合，制备出具有柔韧性，可与复杂电子器件/设备匹配安装的柔性相变材料，使得相变热管理技术可以运用于结构复杂的电子设备；3. 基于高热导、柔性复合相变材料构建高热流电子设备的相变冷却技术，大幅提升冷却能力，使电子设备温度维持在恒定的最佳运行温度范围；4. 基于复合相变材料构建大功率蓄电池的热管理系统，在高温环境下大幅降低电池的温升幅度，在低温下强化保温隔热能力，使电池维持在最佳的充放电状态，避免高温下电池的过放，增强低温下的充放电能力，同时改善电池的高温冷却和低温隔冷能力。

竞争优势分析：

1.       制备出兼具柔性与单向高热导的相变材料：现有相变冷却或热管理技术涉及的相变材料，难以同时具备柔性与高热导，本科技成果制备出了同时具备柔韧性与单向高热导的复合相变材料;

2.       成本低：研发的柔性、单向高热导相变材料的原材料均为工业副产品，成本低；电子设备或电池的相变热管理技术，无运动部件或其他配件，技术成本低；

相变热管理技术可同时实现“低温下隔冷”和“高温下冷却”：本成果中的高性能复合相变材料，在高温下可通过固液相变吸收储存大量内部产热，降低电子设备或电池的温升，在低温下可通过高热阻阻隔外界冷量对电子设备或电池的过度冷却和降温，提升电子设备或电池的温度水平，使其接近最佳运行温度水平。

行业情况、对应市场规模等：

电池热管理行业：

1. 该相变热管理技术适用于绝大多数电池热管理行业。铅酸电池和锂电池在二次电池中占据主导地位，2022年两者总产量高达986.55GWh，但两类电池在实际应用时仍然面临着高温过热、低温性能严重衰减的难题；

2. 现有电池的热管理技术，对电动汽车等多采用制冷剂循环系统，导致成本过高，冷却能力受制冷系统能效限制等；现有热管理技术对电动自行车或其他电动设备，采用常规导热板材，散热能力有限，无法对低温下进行保温隔冷；

3. 该相变热管理技术一次性投资成本低，投入运行一个月即可盈利，已在郑州锐晶裕华新能源公司（注册资本1,060万）投入试用，带来每年60万的直接经济效益。

大功率电子设备冷却行业：

1. 该相变冷却技术适用于绝大多数电子设备冷却行业。2022年我国集成电路产量达3242亿块，以此为核心部件的电子设备运行时会产生大量热量，如超算中心，在高温环境或高功率运行时，热安全性和可靠性大幅降低，现有冷却技术多采用制冷循环或者热管冷却，技术成本高，功耗大；

2. 采用高热导的柔性相变冷却技术，相变材料成本低、安装简单易操作，可大幅降低一次性建造成本；相变材料可与现有制冷循环或热管冷却技术耦合使用，大幅降低现有冷却技术的冷负荷和功耗，投入使用一个月即可实现盈利。

本科研团队主要成员为李皖皖博士、曾长女教授、及多位青年博士。李皖皖博士，现为河南工业大学建环系教师。2017年博士毕业于中国科学技术大学工程热物理系，2018-2019年在海尔集团-西安交通大学联合培养博后站从事科研工作。曾长女教授为河南省教育厅学术技术带头人，河南省青年五四奖章集体核心成员。团队的主要研究方向为相变储能及冷却技术、空调能效提升技术等。相变技术研究具体包括柔性、向异性、高热导相变材料的制备方法，超薄高功率电子器件的热管理技术，高性能高热导复合相变材料的制备，及其在相变储能式建筑中的应用；团队主持省部级以上项目8项，横向课题20余项。发表SCI、核心及会议论文四十余篇，授权专利92项。

技术成熟度：

已可直接投入使用。高热导柔性相变材料完成制备，在部分企业进行应用；蓄电池的相变热管理技术，已在企业实验室完成技术验证，证明在冬季-10℃可将电池温度最高提升10℃以上，在夏季将电池温度控制在40℃以下；大功率电子器件的相变冷却技术，已在实验室完成技术验证，可将电子器件的温升降低约5℃。

创新点：

首次制备出柔性相变材料，可与复杂电子设备直接匹配安装；首次实现兼具单向高热导、柔性的复合相变材料；提出蓄电池在低温环境下的“相变隔冷”，利用相变材料非相变阶段的高热阻提升电池在低温下的保温能力，使电池维持在较高温度水平，克服其在低温环境下的充放电能力严重衰减甚至无法充放电的技术痛点。

尚需完善的技术、预期需要等：

1. 该相变热管理技术应用于蓄电池的热管理或电子设备的冷却时，需要根据设备的结构、运行参数设计新的相变材料物性参数和结构，需针对性设计冷却方案的技术参数；

实际应用落地前，需根据实际运行需求投入1~3个月的方案设计和材料研发。

1. 与电子设备企业、电动汽车行业、数据中心等，共同合作开发，由其提出冷却需求，为其提供相变冷却方案或协同冷却技术，降低企业现有热管理所消耗的能耗和成本；

2. 为企业提供持续提供技术更新；随着电子设备或电池运行工况的变化，持续为企业优化冷却方案，为整个热管理行业增效降本。