Constant power cycling for accelerated ageing of supercapacitors

Article écrit par :
Paul Kreczanik, Christian Martin, Pascal Venet, Guy Clerc, Gerard Rojat, Younes Zitouni du laboratoire Ampère à Lyon. http://www.ampere-lab.fr
Et publié à la conférence EPE 2009, à Barcelone.

Résumé

Un banc de test est constitué de 4 SC de 3000 Farad en série. Il y a 2 bancs de test. Un plus ‘’puissance’’ et l’autre plus ‘’énergie’’. La différence se situe dans la valeur de la résistance série. 

Une suite de charge et décharge à 2600 W est réalisée à l’aide d’une alimentation linéaire 30V-500A. La tension varie entre 5 et 11 V, le courant entre -500 et +300 A.

2 thermocouples sont placés sur chaque SC et des images thermiques sont faites.

Une mesure de l’impédance est réalisée avec un spectromètre Zahner IM6. Cependant, l’analyse dure 6h30 et doit être faite hors test de puissance, les SC étant déchargés après une mise en court-circuit de 4 jours.

La valeur de la capacité est mesurée pour différentes valeurs de la tension de 0 à 2,7V par pas de 0,54 V et pour 2 températures 25 et 60°C (dans une chambre thermique).

Ce résultat très intéressant montre que ce SC est capacitif jusqu’au Hertz.

Une analyse temporelle est aussi présentée.

A la figure 5, sont présentées les tensions de 4 SC pour un cycle de charge et décharge à 2600W au début et après 1500 cycles. Une chute d’environ 10% de la valeur des capacités et une augmentation de 6 à 13% de la valeur de l’esr sont observées.

Une mesure avec une caméra thermique permet de vérifier que le SC qui a l’esr la plus grande.

A la figure 6, est représentée l’évolution de la valeur de la capacité moyenne du banc de test ‘’puissance’’.

Ensuite, une analyse de la durée de vie, mesurée pour 20% de chute de la valeur de la capacité, est effectuée pour différentes valeur de la température du boitier.

Critiques - Éléments de réflexion - Questions :

•         Présentation des essais très détaillée
•         Etudes intéressantes
•         Pour quelles raisons les deux bancs se comportent de manière différente ?
•        Existe-t-il une modélisation physico-chimique des phénomènes observés ?
•         Bibliographie à explorer pour des éléments de modélisation physico-chimique.

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August 2009