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GIST研究人員發(fā)現(xiàn)更安全的電動(dòng)汽車(chē)電池的關(guān)鍵

時(shí)間:2022-05-13 08:03來(lái)源:蓋世汽車(chē) 作者:劉麗婷

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據(jù)外媒報(bào)道，韓國(guó)光州科技研究院（Gwangju Institute of Science and Technology，GIST）的研究人員表示已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了更安全的電動(dòng)汽車(chē)電池和儲(chǔ)能設(shè)備的關(guān)鍵。更具體地說(shuō)，該研究所的科學(xué)家揭示了儲(chǔ)能設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中熱特性的關(guān)鍵變化，為電動(dòng)汽車(chē)電池或其他儲(chǔ)能設(shè)備更好地實(shí)現(xiàn)熱管理鋪平了道路。有效管理電動(dòng)汽車(chē)電池等儲(chǔ)能設(shè)備的熱特性是避免熱失控的關(guān)鍵，因?yàn)闊崾Э乜赡軐?dǎo)致火災(zāi)。

圖片來(lái)源：韓國(guó)光州科技研究院

研究人員表示，他們發(fā)現(xiàn)了雙電層電容器（EDLC）在充電和放電過(guò)程中熱特性的關(guān)鍵變化，這將有助于制定未來(lái)的熱管理策略。EDLC又稱超級(jí)電容器，有助于確保電力系統(tǒng)的質(zhì)量和短期可靠性。EDLC可以非常快速地充放電，并且對(duì)于滿足電動(dòng)汽車(chē)的電池存儲(chǔ)需求變得越來(lái)越重要。與存儲(chǔ)能量的傳統(tǒng)電容器一樣，EDLC中的電能存儲(chǔ)在分離板之間的電場(chǎng)中。

現(xiàn)代儲(chǔ)能設(shè)備，例如超級(jí)電容器和電池，具有高度依賴溫度的性能。如果設(shè)備過(guò)熱，它就會(huì)容易受到稱為“熱失控”的情況的影響。

當(dāng)電池的溫度迅速升高時(shí)，幾毫秒內(nèi)可能就會(huì)發(fā)生熱失控。而一旦發(fā)生熱失控，存儲(chǔ)在電池中的能量會(huì)突然釋放，從而產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，即車(chē)輛的電池組內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大約400攝氏度的極高溫度。

熱失控會(huì)導(dǎo)致爆炸或火災(zāi)。對(duì)于汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，采用最佳的熱管理策略是電動(dòng)汽車(chē)安全運(yùn)行的必要條件。GIST研究人員對(duì)作為熱測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)的EDLC的熱特性進(jìn)行了研究，并揭示了重要的新信息。

EDLC用于存儲(chǔ)再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量，并在駕駛員需要時(shí)可為加速提供必要的動(dòng)力。它們可以非�？焖俚爻潆姾头烹姟Ｔ摮�(jí)電容器通常用于提高電動(dòng)汽車(chē)的整體效率。

研究領(lǐng)導(dǎo)者Jae Hun Seol教授解釋說(shuō)，通過(guò)使用測(cè)量材料熱導(dǎo)率的科學(xué)方法3ω 熱線法，研究人員能夠用微量的電極電解質(zhì)體積實(shí)時(shí)測(cè)量EDLC的熱容量變化，以測(cè)試吸附（離子附著在導(dǎo)電材料上）和解吸（離子被吸入材料中）。

該研究小組在靜態(tài)條件下和充電循環(huán)期間都進(jìn)行了這些實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中正負(fù)極的溫度在充電過(guò)程中分別變化了0.92%和0.42%，相當(dāng)于各自的熱容量降低了9.1%和3.9%，理論上可以減少電池?zé)崾Э匕l(fā)生的幾率。

Seol教授表示：“根據(jù)熱力學(xué)理論，系統(tǒng)的離子構(gòu)型熵（一種隨機(jī)性的度量）在充電過(guò)程中會(huì)降低。這也會(huì)影響系統(tǒng)的自由能，并導(dǎo)致Cp（熱容量）降低。”該團(tuán)隊(duì)還改變了氫氧化鉀電解質(zhì)的濃度，以了解鈣濃度對(duì)EDLC性能的影響。

研究人員發(fā)現(xiàn)，EDLC顯示出最大電容，即存儲(chǔ)在電容器導(dǎo)體上的電荷與其電勢(shì)差的比值，以及當(dāng)電解質(zhì)濃度增加時(shí)熱容量降低。研究小組將其歸因于電解質(zhì)濃度的變化以及對(duì)離子遷移率的影響，其中離子遷移率是離子通過(guò)電場(chǎng)的速度。

Seol教授說(shuō)稱：“這項(xiàng)研究的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是充電和放電也會(huì)改變EDLC的熱容量（Cp），并將擴(kuò)展我們對(duì)EDLC潛在熱物理的理解。事實(shí)上，該研究結(jié)果被認(rèn)為是朝著未來(lái)有效的熱管理策略邁出的重要一步，或可打造出更安全、更可靠的儲(chǔ)能設(shè)備。”

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：電池電動(dòng)汽車(chē) GIST

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