編輯丨王多魚

排版丨水成文

用于可再生能源存儲(chǔ)和廢熱回收的相變熱池（Phase-change thermal battery），利用石蠟、水合鹽、糖醇等材料在固態(tài)和液態(tài)兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)吸收或釋放的“相變潛熱”來存儲(chǔ)熱量，這需要高能量密度和快速充放熱，然而，這兩者相互排斥，因?yàn)槿刍矢叩南嘧儾牧希╬hase-change material，PCM）通常是不良熱導(dǎo)體，這限制了“相變熱池”的性能提升。

2026 年 1 月 7 日，浙江大學(xué)能源工程學(xué)院范利武研究員、寧波大學(xué)葉羽敏教授及普林斯頓大學(xué)胡楠博士作為共同通訊作者（浙江大學(xué)博士生李梓瑞為論文第一作者），在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了題為：Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries 的研究論文。

該研究提出全新的“滑移強(qiáng)化緊密接觸熔化”（slip-enhanced close-contact melting， sCCM） 機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了在不犧牲能量密度的情況下提高相變熱池的充熱速率。

通過制備具有更高熱導(dǎo)率的復(fù)合相變材料（composite phase-change material，CPCM）和/或施加外力實(shí)現(xiàn)緊密接觸熔化（CCM），可以提高充放熱速率。然而，這些方法不可避免地會(huì)導(dǎo)致能量密度損失和/或額外的能量消耗。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種在不犧牲能量密度的情況下提高充熱速率的新策略，該策略基于對(duì)復(fù)合涂層的理性設(shè)計(jì)，這種涂層能使密封熱池內(nèi)部實(shí)現(xiàn)滑移強(qiáng)化緊密接觸熔化（slip-enhanced close-contact melting，sCCM）。

采用有機(jī)相變材料，研究團(tuán)隊(duì)在原型中實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 1100 ± 2% kW/m3 的功率密度新紀(jì)錄。該涂層設(shè)計(jì)整合了脈沖加熱（PH）層，該層可預(yù)先熔化相變材料以啟動(dòng)緊密接觸熔化，同時(shí)還包含一個(gè)類似液體的滑移界面（類液涂層），確保剩余固體不受阻礙地下沉，并在整個(gè)充熱過程中維持滑移強(qiáng)化緊密接觸熔化（sCCM）。該研究團(tuán)隊(duì)還建立了一個(gè)模型來解釋滑移界面如何提高充熱速率。

總的來說，憑借長(zhǎng)循環(huán)壽命、適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，該策略可推廣應(yīng)用于各種相變材料，從而在寬廣的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高性能的熱能存儲(chǔ)。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09877-0