科学探索|科学家发现更安全的储能设备的关键科学家发现更安全的储能设备

研究人员发现储能设备在运行过程中的热属性发生了关键变化，为实现更好的热管理铺平了道路。现代储能设备，如超级电容器和电池，具有高度依赖温度的性能。如果一个设备变得太热，它就很容易出现 “热失控” 。
【科学探索|科学家发现更安全的储能设备的关键】“热失控”--或不受控制的过热--最终会导致危险的爆炸或火灾。为了使设备稳定和安全地运行，需要采用一种明智的热管理策略。要做到这一点，有必要了解某些热特性，如热容，在充电和放电过程中如何动态变化。

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最近，来自韩国光州科技大学(GIST)的研究人员调查了双电层电容器（EDLC）的热特性--一种具有高功率和长寿命的超级电容器，为热测量奠定了技术基础，并揭示了重要信息。领导这项研究的Jae Hun Seol教授解释说：“利用3ω热丝法，我们能够在微观的电极-电解质体积中实时测量EDLCs的热容量变化，该体积是离子吸附和解吸的活跃场所。”
该研究于2022年2月5日在网上公布，并将于2022年6月1日发表在《国际传热学杂志》第188卷第122632期。
该研究小组在原位（静态条件下）和操作（充电期间）进行了实验。他们发现，在充电过程中，正负电极的温度分别变化了0.92%和0.42%，这对应于它们各自的热容减少了9.14%和3.91% 。"根据热力学理论，在吸附过程中，即充电过程中，系统的离子构型熵（对随机性的一种衡量）会减少。这也影响了系统的自由能。Seol教授解释说：“这一起导致了热容的下降。”
研究小组还改变了电解质氢氧化钾的浓度，以观察它对EDLC的性能有何影响。他们发现，当电解质浓度为8M时，EDLC显示出最大的电容和热容降低。他们将此归因于离子的水化程度及其离子流动性的变化。
“这项研究的一个重要方面是充电和放电也改变了EDLC的热容，”Seol教授说。“这些发现将扩展我们对EDLCs的基本热物理学的理解。”
事实上，这些结果可以被认为是朝着未来有效的热管理策略迈出的重要一步，这将创造出更安全和更可靠的储能设备。