博士生為唯一一作，浙江大學×寧波大學合作發表最新Nature論文

編輯丨王多魚

排版丨水成文

用于可再生能源存儲和廢熱回收的相變熱池（Phase-change thermal battery），利用石蠟、水合鹽、糖醇等材料在固態和液態兩種狀態轉換時吸收或釋放的“相變潛熱”來存儲熱量，這需要高能量密度和快速充放熱，然而，這兩者相互排斥，因為熔化焓高的相變材料（phase-change material，PCM）通常是不良熱導體，這限制了“相變熱池”的性能提升。

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

該研究提出全新的“滑移強化緊密接觸熔化”（slip-enhanced close-contact melting， sCCM） 機制，實現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率的復合相變材料（composite phase-change material，CPCM）和/或施加外力實現緊密接觸熔化（CCM），可以提高充放熱速率。然而，這些方法不可避免地會導致能量密度損失和/或額外的能量消耗。

在這項最新研究中，研究團隊報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，該策略基于對復合涂層的理性設計，這種涂層能使密封熱池內部實現滑移強化緊密接觸熔化（slip-enhanced close-contact melting，sCCM）。

采用有機相變材料，研究團隊在原型中實現了高達 1100 ± 2% kW/m3 的功率密度新紀錄。該涂層設計整合了脈沖加熱（PH）層，該層可預先熔化相變材料以啟動緊密接觸熔化，同時還包含一個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，并在整個充熱過程中維持滑移強化緊密接觸熔化（sCCM）。該研究團隊還建立了一個模型來解釋滑移界面如何提高充熱速率。

總的來說，憑借長循環壽命、適應性和可擴展性，該策略可推廣應用于各種相變材料，從而在寬廣的溫度范圍內實現高性能的熱能存儲。

論文鏈接：

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