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(guān)注，其兼具鋰離子電池與超級電容器的特性，可以實現(xiàn)長達15min的持續(xù)充/放電，功率調(diào)節(jié)速率是傳統(tǒng)發(fā)電機組的1.4倍以上，可以滿足負載對供能設(shè)備高能量密度和高功率密度的雙重需求，并具有良好的經(jīng)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(dǎo)致過熱，降低其使用壽命甚至?xí)a(chǎn)生安全隱患，因此有必要對其充放電產(chǎn)熱情況進行評估[1]。
圖1 LIC和LIB、EDLC的原理和區(qū)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(chǎn)熱特性，并基于產(chǎn)熱功率曲線計算得到Q和qmax等數(shù)據(jù)。相關(guān)結(jié)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(fā)揮和使用安全。
實驗部分
1. 樣品準備
實驗樣品：鋰離子電容器（正極：活性炭/NCM, 負極：石墨），電壓4.2V，標稱容量21000F。
2. 實驗條件
實驗儀器：BIC-400A等溫量熱儀；
工作模式：功率補償?shù)葴亓繜崮Ｊ剑?
標準勻熱塊：6061鋁合金，230mm*160mm*10mm*2塊；
加熱片參數(shù)：Pi加熱膜，230mm*160mm*0.35mm*2張，5.70Ω；
循環(huán)油浴溫度：15℃；
環(huán)境溫度：恒溫25℃。
3. 測試過程
Step1：打開等溫量熱儀蓋板，至下向上依次安裝勻熱塊-加熱片-導(dǎo)熱硅脂墊-電池樣品-導(dǎo)熱硅脂墊-加熱片-勻熱塊，如圖2，保證各部件之間不產(chǎn)生間隙；
Step2：將測溫傳感器包埋至勻熱塊內(nèi)中心位置點，并將電源線及電壓線分別連接至電池正負極；
Step3：關(guān)閉儀器蓋板，設(shè)置實驗條件，點擊“開始”按鈕啟動實驗，充放電工步如表1所示。
圖2 等溫量熱儀結(jié)構(gòu)與制樣裝樣過程
表1 實驗設(shè)置參數(shù)表
實驗結(jié)果
圖3 鋰離子電容器恒流恒壓充電（左）和恒流放電（右）放熱功率曲線
圖4 Q和qmax隨工作電流變化曲線
圖5 鋰離子電容器恒功率充電（左）和恒功率放電（右）放熱功率曲線
圖6 超級電容器恒功率充放電結(jié)果匯總
結(jié)論與展望
利用BIC-400A等溫量熱儀分析了鋰電池電容器的充放電產(chǎn)熱特性，相關(guān)結(jié)果能夠輔助這一類新型儲能器件的熱管理設(shè)計，同時幫助技術(shù)人員研究電化學(xué)儲能裝置在工作狀態(tài)下的熱動力學(xué)過程，開發(fā)性能更加優(yōu)異的產(chǎn)品。
參考文獻
[1] Schiffer J, Linzen D, Sauer D U. Heat generation in double layer capacitors[J]. Journal of Power Sources, 2006, 160(1): 765-772.
[2]閔凡奇,呂桃林,付詩意等.鋰離子電容器的熱特性及熱模型[J].儲能科學(xué)與技術(shù),2022,11(08):2629-2636.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0235.
