Afdækning af nøglen til sikrere energilagringsenheder, der undgår termisk løbsk

Moderne energilagringsenheder, såsom superkondensatorer og batterier, har meget temperaturafhængig ydeevne. Hvis en enhed bliver for varm, bliver den modtagelig for "termisk løbsk". Termisk flugt – eller ukontrolleret overophedning – kan i sidste ende resultere i eksplosioner eller brande. Vedtagelse af en velinformeret termisk styringsstrategi er nødvendig for en stabil og sikker drift af enheder. For at gøre dette er det vigtigt at forstå, hvordan visse termiske egenskaber, såsom varmekapacitet (C_p ), ændres dynamisk under opladning og afladning.

For nylig undersøgte forskere fra Gwangju Institute of Science and Technology de termiske egenskaber af elektriske dobbeltlagskondensatorer (EDLC'er) - en type superkondensatorer med høj effekt og lang levetid - for et teknisk fundament i termisk måling og afslørede betydelig information. "Ved brug af 3ω hot-wire-metoden var vi i stand til at måle ændringen i varmekapacitet af EDLC'er i realtid i et mikroskopisk elektrode-elektrolytvolumen, som er et aktivt sted for adsorption og desorption af ioner," forklarer Prof. Jae Hun Seol, der ledede undersøgelsen. Undersøgelsen blev gjort tilgængelig online den 5. februar 2022 og vil blive offentliggjort i International Journal of Heat and Mass Transfer den 1. juni 2022.

Forskerholdet udførte eksperimenter både in situ (under statiske forhold) og operando (under opladning). De fandt, at temperaturen på de positive og negative elektroder ændrede sig med 0,92 % og 0,42 % under opladning, hvilket svarede til 9,14 % og 3,91 % reduktioner i deres respektive C_p . "Ifølge termodynamisk teori falder den ioniske konfigurationsentropi (et mål for tilfældighed) af et system under adsorption, dvs. opladning. Dette påvirker også systemets frie energi. Tilsammen fører dette til et fald i C_p ," forklarer prof. Seol.

Holdet varierede også koncentrationen af ​​elektrolytten, kaliumhydroxid, for at se, hvordan det påvirkede EDLC-ydelsen. De fandt ud af, at EDLC udviste maksimal kapacitans og Cp-reduktion, når elektrolytkoncentrationen var 8 M. De tilskrev dette til variationer i graden af ​​hydrering af ioner og deres ioniske mobilitet.

"Et vigtigt aspekt af denne undersøgelse er, at opladning og afladning også ændrer C_p af EDLC'er," siger prof. Seol. "Disse resultater vil udvide vores forståelse af den underliggende termiske fysik af EDLC'er."

Faktisk kan disse resultater betragtes som et stort skridt hen imod fremtidige effektive varmestyringsstrategier, som vil skabe sikrere og mere pålidelige energilagringsenheder. + Udforsk yderligere

Ionofob elektrode øger ydeevnen for energilagring