Estudio integral sobre parámetros dinámicos de ultracapacitores simétricos y asimétricos
Autores: Abetbool, Yakov; Rajput, Shailendra; Yahalom, Asher; Averbukh, Moshe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Estudio integral sobre parámetros dinámicos de ultracapacitores simétricos y asimétricos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Ultracapacitores
Li-ion
Doble capa
Resistencia interna
Capacitancia
Temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Los componentes de almacenamiento eléctrico como los ultracapacitores (UC) han recibido una atención significativa de diversos sectores industriales, desde vehículos eléctricos hasta plantas de energía renovable. Este artículo presenta las investigaciones sobre las propiedades dinámicas de los ultracapacitores híbridos de iones de litio asimétricos (CPQ2300S: 2300 F, 2.2-3.8 V, JSR Co., Tokio, Japón) y de doble capa simétrica (BCAP3400: 3400 F, 2.85 V, Maxwell Technologies Co., San Diego, CA, EE. UU.). La resistencia interna y la capacitancia de ambos UCs cambiaron ligeramente con respecto a las alteraciones de corriente y voltaje, pero estos cambios fueron más notables para el UC de iones de litio. La resistencia interna del UC de iones de litio se hizo cinco veces mayor y su capacitancia disminuyó significativamente cuando la temperatura disminuyó de +25 grados Celsius a -20 grados Celsius. Más importante aún, el UC de doble capa exhibió una capacitancia casi constante para una amplia gama de cambios de temperatura (0 grados Celsius a -40 grados Celsius), aunque la resistencia interna aumentó ligeramente. Se realizó un análisis de espectroscopia de impedancia electroquímica de ambos UCs para el rango de frecuencia de 1 Hz a 1 kHz y en el rango de temperatura de -15 grados Celsius a +30 grados Celsius. Se observó que los efectos de la temperatura fueron mucho más pronunciados para el UC de iones de litio asimétrico que para el UC de doble capa simétrica. Este trabajo también propone un modelo de circuito equivalente mejorado basado en un número infinito de cadenas de resistencia-capacitancia (r-C). El comportamiento característico de los UCs simétricos puede explicarse con precisión mediante el modelo propuesto. Este modelo también es aplicable a los UCs asimétricos, pero con menos precisión.
Descripción
Los componentes de almacenamiento eléctrico como los ultracapacitores (UC) han recibido una atención significativa de diversos sectores industriales, desde vehículos eléctricos hasta plantas de energía renovable. Este artículo presenta las investigaciones sobre las propiedades dinámicas de los ultracapacitores híbridos de iones de litio asimétricos (CPQ2300S: 2300 F, 2.2-3.8 V, JSR Co., Tokio, Japón) y de doble capa simétrica (BCAP3400: 3400 F, 2.85 V, Maxwell Technologies Co., San Diego, CA, EE. UU.). La resistencia interna y la capacitancia de ambos UCs cambiaron ligeramente con respecto a las alteraciones de corriente y voltaje, pero estos cambios fueron más notables para el UC de iones de litio. La resistencia interna del UC de iones de litio se hizo cinco veces mayor y su capacitancia disminuyó significativamente cuando la temperatura disminuyó de +25 grados Celsius a -20 grados Celsius. Más importante aún, el UC de doble capa exhibió una capacitancia casi constante para una amplia gama de cambios de temperatura (0 grados Celsius a -40 grados Celsius), aunque la resistencia interna aumentó ligeramente. Se realizó un análisis de espectroscopia de impedancia electroquímica de ambos UCs para el rango de frecuencia de 1 Hz a 1 kHz y en el rango de temperatura de -15 grados Celsius a +30 grados Celsius. Se observó que los efectos de la temperatura fueron mucho más pronunciados para el UC de iones de litio asimétrico que para el UC de doble capa simétrica. Este trabajo también propone un modelo de circuito equivalente mejorado basado en un número infinito de cadenas de resistencia-capacitancia (r-C). El comportamiento característico de los UCs simétricos puede explicarse con precisión mediante el modelo propuesto. Este modelo también es aplicable a los UCs asimétricos, pero con menos precisión.