博士生为唯一一作，浙江大学×宁波大学合作发表最新Nature论文

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

用于可再生能源存储和废热回收的相变热池（Phase-change thermal battery），利用石蜡、水合盐、糖醇等材料在固态和液态两种状态转换时吸收或释放的“相变潜热”来存储热量，这需要高能量密度和快速充放热，然而，这两者相互排斥，因为熔化焓高的相变材料（phase-change material，PCM）通常是不良热导体，这限制了“相变热池”的性能提升。

2026 年 1 月 7 日，浙江大学能源工程学院范利武研究员、宁波大学叶羽敏教授及普林斯顿大学胡楠博士作为共同通讯作者（浙江大学博士生李梓瑞为论文第一作者），在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries 的研究论文。

该研究提出全新的“滑移强化紧密接触熔化”（slip-enhanced close-contact melting， sCCM） 机制，实现了在不牺牲能量密度的情况下提高相变热池的充热速率。

通过制备具有更高热导率的复合相变材料（composite phase-change material，CPCM）和/或施加外力实现紧密接触熔化（CCM），可以提高充放热速率。然而，这些方法不可避免地会导致能量密度损失和/或额外的能量消耗。

在这项最新研究中，研究团队报告了一种在不牺牲能量密度的情况下提高充热速率的新策略，该策略基于对复合涂层的理性设计，这种涂层能使密封热池内部实现滑移强化紧密接触熔化（slip-enhanced close-contact melting，sCCM）。

采用有机相变材料，研究团队在原型中实现了高达 1100 ± 2% kW/m3 的功率密度新纪录。该涂层设计整合了脉冲加热（PH）层，该层可预先熔化相变材料以启动紧密接触熔化，同时还包含一个类似液体的滑移界面（类液涂层），确保剩余固体不受阻碍地下沉，并在整个充热过程中维持滑移强化紧密接触熔化（sCCM）。该研究团队还建立了一个模型来解释滑移界面如何提高充热速率。

总的来说，凭借长循环寿命、适应性和可扩展性，该策略可推广应用于各种相变材料，从而在宽广的温度范围内实现高性能的热能存储。

论文链接：

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