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鋰離子電容器充放電產熱特性研究

  • 發布時間:2023-08-03
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前言

鋰離子電容器(Lithium-ion Capacitor, LIC) 是一種重要的新型功率型儲能器件,近年來受到廣泛關注,其兼具鋰離子電池與超級電容器的特性,可以實現長達15min的持續充/放電,功率調節速率是傳統發電機組的1.4倍以上,可以滿足負載對供能設備高能量密度和高功率密度的雙重需求,并具有良好的經濟性和高低溫性能。但鋰離子電容器在高功率輸出情況下容易導致過熱,降低其使用壽命甚至會產生安全隱患,因此有必要對其充放電產熱情況進行評估[1]

圖1 LIC和LIB、EDLC的原理和區別

本文利用仰儀科技等溫量熱儀(BIC-400A)測定了鋰離子電容器在恒流放電、恒流恒壓充電以及恒功率充放電工況下的產熱特性,并基于產熱功率曲線計算得到Q和qmax等數據。相關結果有助于驗證或改進針對LIC的熱管理策略,確保LIC的性能發揮和使用安全。


實驗部分

1. 樣品準備

實(shi)驗樣品:鋰離子(zi)電容(rong)器(正極(ji):活性炭/NCM, 負極(ji):石墨),電壓4.2V,標(biao)稱(cheng)容(rong)量21000F。

2. 實驗條件

實驗儀器:BIC-400A等溫量熱(re)儀;

工作(zuo)模式(shi):功率補償(chang)等溫量熱模式(shi);

標準勻熱塊:6061鋁合金,230mm*160mm*10mm*2塊;

加熱(re)片參數:Pi加熱(re)膜(mo),230mm*160mm*0.35mm*2張,5.70Ω;

循(xun)環油浴溫度:15℃;

環境溫度(du):恒溫25℃。

3. 測試過程

Step1:打開等溫(wen)量熱(re)(re)儀蓋板,至下向上依次安(an)裝勻熱(re)(re)塊-加熱(re)(re)片-導熱(re)(re)硅脂墊-電池樣品(pin)-導熱(re)(re)硅脂墊-加熱(re)(re)片-勻熱(re)(re)塊,如圖2,保證(zheng)各(ge)部件(jian)之間不產生(sheng)間隙;

Step2:將(jiang)測溫傳感(gan)器包埋(mai)至(zhi)勻熱塊內中心位(wei)置點,并將(jiang)電源線及(ji)電壓線分別連接至(zhi)電池(chi)正負極;

Step3:關閉(bi)儀(yi)器(qi)蓋板(ban),設置(zhi)實驗(yan)條件,點(dian)擊“開始(shi)”按鈕啟動實驗(yan),充放(fang)電(dian)工步如表1所示(shi)。