锂离子电容器充放电产热特性研究

  • 发布时间:2023-08-03
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前言

锂离子电容器(Lithium-ion Capacitor, LIC) 是一种重要的新型功率型储能器件,近年来受到广泛关注,其兼具锂离子电池与超级电容器的特性,可以实现长达15min的持续充/放电,功率调节速率是传统发电机组的1.4倍以上,可以满足负载对供能设备高能量密度和高功率密度的双重需求,并具有良好的经济性和高低温性能。但锂离子电容器在高功率输出情况下容易导致过热,降低其使用寿命甚至会产生安全隐患,因此有必要对其充放电产热情况进行评估[1]

图1 LIC和LIB、EDLC的原理和区别

本文利用仰仪科技等温量热仪(BIC-400A)测定了锂离子电容器在恒流放电、恒流恒压充电以及恒功率充放电工况下的产热特性,并基于产热功率曲线计算得到Q和qmax等数据。相关结果有助于验证或改进针对LIC的热管理策略,确保LIC的性能发挥和使用安全。


实验部分

1. 样品准备

实验样品:锂离子电容器(正极:活性炭/NCM, 负极:石墨),电压4.2V,标称容量21000F。

2. 实验条件

实验仪器:BIC-400A等温量热仪;

工作模式:功率补偿等温量热模式;

标准匀热块:6061铝合金,230mm*160mm*10mm*2块;

加热片参数:Pi加热膜,230mm*160mm*0.35mm*2张,5.70Ω;

循环油浴温度:15℃;

环境温度:恒温25℃。

3. 测试过程

Step1:打开等温量热仪盖板,至下向上依次安装匀热块-加热片-导热硅脂垫-电池样品-导热硅脂垫-加热片-匀热块,如图2,保证各部件之间不产生间隙;

Step2:将测温传感器包埋至匀热块内中心位置点,并将电源线及电压线分别连接至电池正负极;

Step3:关闭仪器盖板,设置实验条件,点击“开始”按钮启动实验,充放电工步如表1所示。