鋰離子電容器評(píng)價(jià)

提出了一種新的鋰離子電容器的模型，該模型為一個(gè)擴(kuò)展的用于超級(jí)電容（EDLC）的Zubieta模型并且具有顯著的高精確度（小于4%）。所提出的模型包括3個(gè)電容器，分別代表溫度、電流速率（△C1）和充電狀態(tài)（△C2）對(duì)電容鋰離子電容器的影響。與雙層電容器有所不同，該模型包含兩個(gè)電阻來(lái)說(shuō)明充電和放電過(guò)程。然后添加了自放電電阻來(lái)說(shuō)明其對(duì)鋰離子電容器長(zhǎng)期效果的影響能力。該模型能夠預(yù)測(cè)鋰離子在充電和放電過(guò)程以及短脈沖持續(xù)期間的行為。模型的參數(shù)是基于擴(kuò)展特性試驗(yàn)所得的結(jié)果，研究的性能參數(shù)主要為能量和功率能力，以及在不同電流速率下的充放電能力。此外，對(duì)這些參數(shù)在不同的工作溫度下（60、40、25、0、-18℃）進(jìn)行了檢測(cè)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在這項(xiàng)工作中所使用的鋰離子電容器能量密度約為14W·h/kg，是常用超級(jí)電容能量密度的2.5倍。就內(nèi)部的電阻和最終的充電狀態(tài)而言，這些結(jié)果也表現(xiàn)出了與雙層電容器相似的特性。與超級(jí)電容相比，鋰離子電容器在較低的溫度下具有相當(dāng)大的損失，這是由于在較高電流率下具有較低的能量。在放電階段可以觀察到相同的特征，這是由于出現(xiàn)普克特現(xiàn)象所造成的影響。

此外，已經(jīng)在不同的充電限值下進(jìn)行了一系列的測(cè)試。在試驗(yàn)結(jié)果中我們發(fā)現(xiàn)，與超級(jí)電容的線性方程組關(guān)系不同，鋰離子電容器的電容量呈多項(xiàng)式關(guān)系，它似乎是所應(yīng)用電流率的函數(shù)。從功率能力這點(diǎn)來(lái)看，已經(jīng)研究了一些基于超級(jí)電容和電池的方法，結(jié)果顯示依據(jù)超級(jí)電容方式得到的功率密度在脈沖效率為90%的條件下約為1200W/kg，然而，基于電池方式在2s脈沖期間得到的功率密度約為500W/kg。基于ISO 12405-2標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷曲線的生命周期測(cè)試結(jié)果表明，鋰離子電容器的生命周期在1400次循環(huán)后會(huì)降低3.4%。循環(huán)繼續(xù)增加，鋰離子電容器的生命周期逐漸減少，直至達(dá)到4000次循環(huán)后穩(wěn)定。

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作者：N.Omar et al

編譯：羅濤