有效管理儲能設備的熱性能是避免熱失控和確保安全的關鍵。最近，光州科學技術研究所的科學家們發(fā)現了雙電層電容器在充電和放電過程中熱特性的關鍵變化，這將有助于為未來的熱管理策略提供信息。

現代儲能設備，例如超級電容器和電池，具有高度依賴溫度的性能。如果設備變得太熱，它就會容易受到“熱失控”的影響。熱失控或不受控制的過熱最終會導致爆炸或火災。采用明智的熱管理策略對于設備的穩(wěn)定和安全運行是必要的。為此，重要的是要了解某些熱特性，如熱容量 (C p )，在充電和放電過程中是如何動態(tài)變化的。

最近，光州科學技術研究院的研究人員研究了雙電層電容器 (EDLC) 的熱特性——一種具有高功率和長壽命的超級電容器——為熱測量的技術基礎奠定了基礎，并揭示了重要信息。“使用 3ω 熱線法，我們能夠在微觀電極-電解質體積中實時測量 EDLC 的熱容量變化，這是離子吸附和解吸的活性位點，”教授解釋說。領導這項研究的Jae Hun Seol 。該研究于 2022 年 2 月 5 日在線提供，并將于 2022 年 6 月 1 日在 International Journal of Heat and Mass Transfer 的第 188 卷第 122632期上發(fā)表。

研究小組在原位(在靜態(tài)條件下)和操作(在充電期間)進行了實驗。他們發(fā)現，在充電過程中，正負極的溫度分別變化了 0.92% 和 0.42%，對應的 C p分別降低了 9.14% 和 3.91% 。“根據熱力學理論，系統的離子構型熵(一種隨機性的度量)在吸附(即充電)過程中會降低。這也會影響系統的自由能。這會導致 C p降低，”解釋說Seol 教授。

該團隊還改變了電解質氫氧化鉀的濃度，以了解它如何影響 EDLC 性能。他們發(fā)現，當電解液濃度為8 M時，EDLC 表現出最大電容和 Cp 降低。他們將此歸因于離子水合程度及其離子遷移率的變化。

“這項研究的一個重要方面是充電和放電也會改變EDLC 的C p，”Seol 教授說。“這些發(fā)現將擴展我們對 EDLC 潛在熱物理的理解。 ”

事實上，這些結果可以被認為是朝著未來有效的熱管理策略邁出的重要一步，這將創(chuàng)造出更安全、更可靠的能量存儲設備。