在我们的日常生活和生产活动中，电能和热能都是最重要的能源供应和消耗渠道。
因此，二者之间的转换、存储和利用在整个能源体系中占据着关键的地位。
随着我们对于能源、环境和气候危机的日益关注，开发具有高效电热转换和存储能力的功能材料显得尤为重要。
相变材料因其在相变过程中具有高的储热密度和稳定的吸放热温度，因此在热能存储领域展现出独特的优势。
然而，当前大部分的相变材料具有低的本征电导率，这在很大程度上限制了其在储能系统中的应用。
为了解决这一问题，研究人员尝试通过将相变材料与导电材料结合，从而产生具有电热转换特性的复合相变材料。
这类材料有效地改变了相变材料低电导率的状况，使其更好地适应现有的储能系统功率需求。
本文对这个领域的最新研究进展进行了详细的综述，从电热转换相变材料的工作原理、影响因素以及应用三个方面进行了深入的探讨。
我们重点比较了通过添加导电填料、构建导电骨架或者聚合导电高分子来制备复合相变材料的各种策略。
本文的最后部分对这一领域的未来研究方向和重点进行了前瞻性的展望，旨在为该领域的研究人员提供一份全面而详尽的参考资料，以推动电热转换相变材料的研究和应用的进一步发展。
电热转换机理与其影响因素相变材料在电热转换中扮演着重要的角色。
电能转化为热能并被储存在相变材料中的过程主要包括电热转换、热交换和热存储三个阶段。
此过程的详细分析如下：首先，在电压的作用下，复合相变材料中的电子定向移动，即电流通过相变材料。
当电子与其他分子或基团碰撞时，会产生焦耳热，实现电热转换。
这部分热量可以用焦耳定律进行计算。
因此，电热转换是这一过程的初步阶段，其作用在于将电能转化为热能。
然后，生成的热能通过热传导的方式传递到相变材料中。
这一阶段相变材料的温度会急剧上升，但没有相变发生，热能以显热的形式进行存储。
这部分热量可以通过特定的公式进行计算，公式中涉及相变材料的质量、定压比热以及温度差等因素。
接下来，随着电热转换的持续进行，生成的热量会以固液相变的形式，即潜热的形式，存储在相变材料中。
此时相变材料开始熔化，温度变化幅度降低。
由于相变完全且相变时温度变化微小，因此相变储热能量密度可以通过特定的公式进行计算，其中涉及相变材料的质量以及相变潜热等因素。
当热能需要被利用时，这个过程会反向进行。
首先，相变材料的温度会急剧下降，热能以显热的形式放出，然后发生液固相变，温度变化缓慢，热能以潜热的方式释放。
相变结束后，温度会继续降低，热量会继续通过显热的方式被释放。
在整个电热转换过程中，通过计算相变阶段材料储存的热量与产生的热量的比例，可以得到材料的电热转换效率。
这个效率受到多种因素的影响，包括导电材料的种类、导电传热通路的构建、外加电压和热流损耗等。
根据材料的种类，导电导热能力的提升程度会不同，这会影响到复合材料中相变材料的比例，从而直接影响相变潜热和储热能力。
此外，电热复合相变材料的结构设计也是一个重要的影响因素。
通过协调材料取向和导电传热通路的耦合，可以有效提升电能的收集和热能的传输，降低表面热富集和损失，从而有效提升电热转换效率。
需要注意的是，在电热转换过程中存在一个最小工作电压。
如果外加电压低于这个电压，电热转换就难以达到材料相变所需的相变温度，此时热能会以显热而非潜热的方式存储在相变材料中。
因此，为了保证电热转换的效率，需要确保工作电压不低于这个最小值。
探索电热转换和储存的新纪元：功能复合相变材料的作用与挑战近年来，功能复合相变材料在电能转换、储存与利用的领域显示出前所未有的活力。
相较于传统的相变材料，功能复合相变材料藉由引入高电导率材料，如碳材料或导电高分子，可显著增强其导电性能，使其在内部形成一个稳健的电子传输路径。
这不仅为电子的流动提供了道路，同时也因电子与分子或基团的碰撞产生的焦耳热被材料吸收，而以潜热形式存储，进而完成电热转换与储存的双重任务。
电热相变材料的分类和性能依据导电材料复合的方式而异，一般可以划分为导电填料掺杂的相变材料、导电骨架负载的相变材料以及导电高分子聚合的相变材料。
相对于其他两种类型，导电骨架负载的复合材料以其内部电热通道的建立和联接，展现出更高的电导率、热导率和电热转换效率。
此外，虽然导电高分子聚合物显示出较高的电导率，但由于热导率相对偏低，其外加电压和电热转换效率居中，介于两者之间。
而对于电热复合相变材料的电热转换能力，主要通过工作电压和电热转换效率来衡量，研究如何在尽可能降低工作电压的前提下提升电热转换效率，对电热转换领域具有深远的研究价值。
对于导电填料掺杂的电热相变材料，除了传统的导电金属材料外，炭黑、碳纤维、碳纳米管、膨胀石墨、石墨烯等碳材料及二维金属氮化物（ＭＸｅｎｅ）等新型导电材料已成为研究的主力。
这些材料不仅提高了相变材料的电热转换能力，也对相变材料的有效封装投注了更多关注。
然而，导电填料的加入和封装往往导致复合材料的相变潜热降低，内部填料的分散和随机排列也对电热传导通道的建立造成了阻碍，因此其整体电热转换能力和相变焓值表现出较低的趋势。
而低比例下的碳纳米管、石墨烯等导电填料以及膨胀石墨这类可以通过简单吸附实现封装并构建电热转换通道的填料，相对来说，表现出更高的电热转换效率。
电热相变材料在热能转换与存储以及温度管理的多元化应用电热相变材料通过结合高热导率和电导率的特性，将被动的储热、控温与主动的电热转换、热能存储及温度管理紧密相结合。
这种特性让电热相变材料在不同应用环境下呈现出独特的价值，如在大功率高温度的电热转换与存储、电池保温散热、常温下的电热转换与存储以及房屋人体保温散热等领域。
一项由Li等人（50）开展的研究，展示了电热相变材料在热能存储方面的应用。
他们使用PE作为相变材料，并通过压力诱导的方法，实现了热电导率分别为33.5 W/m·K和32300 S/m，相变温度186 ℃，相变潜热225.3 J/g的电热相变材料。
这种材料的优越性体现在超高热/电导率、超低驱动电压和大热容量等方面，能够被用于间接太阳能光电转换和收集，以及电网非峰值电力或其他可再生能源多余电力的电热转换存储与再利用。
在温度管理方面，电热相变材料的双重能力表现突出。
在高温环境下，通过相变储热可以延缓温度上升。
在低温环境，主动加热和被动放热可以提高温度。
因此，它们在房屋控温、电池热管理及人体保温等领域具有应用价值。
以Frac等人（22）的研究为例，他们在水泥中混入膨胀石墨与石蜡，制备了水泥相变材料并测试了其对房屋温度变化的影响。
电压开启后，材料表面温度在约1200秒后上升至70℃，环境温度从20℃上升至30℃。
断开开关后，相变混凝土所在环境温度比没有相变材料的混凝土更高，体现出了房屋保暖控温的能力。
电热相变材料同样在电池温度管理方面表现出色，可以有效地保持电池组的温度在最佳工作温度左右，从而提高电池组工作效率和安全性。
以Zhang等人（23）的研究为例，他们合成了EG/PW电热相变材料，并对其电池温度管理能力进行了研究。
该材料在3.4V外加电压下能够以13.4℃/min的加热速率将电池模组从-25℃加热至35℃，且内部温差仅为3.3℃。
结论电热转换相变材料，通过有效地把电能转化为热能以及进行热能的存储与再利用，对电力调峰、热能存储和温度管理等多元化应用场景具有重大价值。
本文综述了几种主流的改良相变材料，包括添加导电填料、植入导电骨架和聚合导电高分子的复合相变材料，并进行了比较分析。
这些材料的电热转换效率会受到诸多因素影响，例如复合材料的类型、孔隙结构、取向和空间排列、协同作用和热性能。
其中，导电骨架负载的复合相变材料由于其高度取向结构和电热耦合，通常能在低电压下展现出更高的电热转换效率。
此外，这种材料还可以良好地完成相变材料的封装并保持高的相变潜热，展现出独特的优越性。