教育新闻网有效管理储能设备的热性能是避免热失控和确保安全的关键。最近，光州科学技术研究所的科学家们发现了双电层电容器在充电和放电过程中热特性的关键变化，这将有助于为未来的热管理策略提供信息。
现代储能设备，例如超级电容器和电池，具有高度依赖温度的性能。如果设备变得太热，它就会容易受到“热失控”的影响。热失控或不受控制的过热最终会导致爆炸或火灾。采用明智的热管理策略对于设备的稳定和安全运行是必要的。为此，重要的是要了解某些热特性，如热容量 (C p )，在充电和放电过程中是如何动态变化的。
最近，光州科学技术研究院的研究人员研究了双电层电容器 (EDLC) 的热特性——一种具有高功率和长寿命的超级电容器——为热测量的技术基础奠定了基础，并揭示了重要信息。“使用 3ω 热线法，我们能够在微观电极-电解质体积中实时测量 EDLC 的热容量变化，这是离子吸附和解吸的活性位点，”教授解释说。领导这项研究的Jae Hun Seol 。该研究于 2022 年 2 月 5 日在线提供，并将于 2022 年 6 月 1 日在 International Journal of Heat and Mass Transfer 的第 188 卷第 122632期上发表。
研究小组在原位(在静态条件下)和操作(在充电期间)进行了实验。他们发现，在充电过程中，正负极的温度分别变化了 0.92% 和 0.42%，对应的 C p分别降低了 9.14% 和 3.91% 。“根据热力学理论，系统的离子构型熵(一种随机性的度量)在吸附(即充电)过程中会降低。这也会影响系统的自由能。这会导致 C p降低，”解释说Seol 教授。
该团队还改变了电解质氢氧化钾的浓度，以了解它如何影响 EDLC 性能。他们发现，当电解液浓度为8 M时，EDLC 表现出最大电容和 Cp 降低。他们将此归因于离子水合程度及其离子迁移率的变化。
“这项研究的一个重要方面是充电和放电也会改变EDLC 的C p，”Seol 教授说。“这些发现将扩展我们对 EDLC 潜在热物理的理解。 ”
事实上，这些结果可以被认为是朝着未来有效的热管理策略迈出的重要一步，这将创造出更安全、更可靠的能量存储设备。
