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超级电池活性炭的建模分析

发布时间: 2021-11-29  点击次数: 30次

  今天小编带您们了解超级电池活性炭,随着热能的运用石油枯竭,流动性不断增长的需求,以及对污染物排放量和碳排放量日益严格的法规正在加快向可持续和高效的运输。超级电容器,也被称为超级电容器(UCS)或电化学双层电容器是传统静电电容器和电池之间的能量存储装置。由于突出的优势,它们引起了的关注。如今,超级电容器已被广泛用于在混合动力汽车,航空飞机,电子通信,表明广泛的应用前景。

超级电池活性炭的建模分析

  温度,作为超级电池活性炭最重要的工作参数之一,对超级电容器[稳定性有很大的影响。温度对超级电容器电池和模块的老化影响很大。由于超级电容器是大功率电子器件,因此在快速吸收和释放过程中会在内部产生热量并累积在内部,这可能导致明显的温度升高甚至热损伤。因此,超级电容器的热稳定性研究非常重要。然而,大多数的热行为的研究的重点放在锂离子电池和镍氢电池,并在超级电容器的热行为的分析相对较少。有人提出了一种基于在充放电过程中用量热计测量的加热速率的可堆叠超级电容器的三维对称热模型。他根据模型进一步研究了内部温度和环境温度之间的变化。

  超级电容活性炭的有限元建模

  一般的超级电容器,由活性炭,铝壳,酚醛树脂盖和内部构成。尺寸为21mm×44mm(直径×长度,不包括导线高度)。结构如图1所示。超级电容器是国内生产的一种圆柱绕组型。精密的测试了内阻。内部由活性炭电极,铝集电器和聚丙烯隔膜,有机电解质系统组成。电荷存储机构是双电层电容器的存储原理,内阻约为30mΩ。材料的物理参数( 表1)不同。

超级电池活性炭

  超级电容器活性炭的热分析理论-热分析基本假设

  在超级电容器的工作过程中,有三种传热方式,包括导热,对流和辐射。为了简化分析,对于这些模型以下假设已经提出。

  仿真对象是电双层超级电容器,电荷存储原理是电双层储能机制。因此,内热的主要形式是内阻产生的焦耳热。

  尽管活性炭具有多孔性质,电解质的不均匀分布可导致内部区域发热不均匀。然而,在整体水平上,在充放电过程中的内部区域均匀地产生热量。

  忽略在芯中流动的电解质,热传导可以被看作是传热的途径。相反,热辐射和对流是超级电容器表面的两个主要方式,因为热传导的影响太弱而无法考虑。

  根据螺旋缠绕超级电容器的特点和材料不同部位的物理性质,碳电极的径向导热率可大致相当于活性炭的导热系数,轴向热导率近似等于铝的导热系数集电器。

超级电池活性炭模型

  采用有限元分析法分析恒流充放电实验中螺旋缠绕超级电容活性炭内部温度场的分布情况。由于热量在芯体中均匀地产生,最内层的真空表面几乎是绝热的,所以温度出现在工作过程中心附近。我们得出的结论是,在恒定电流为2A的50个循环中,内循环的温度在5个循环后上升到34.5℃,35次循环后最终温度超过42.5℃。但是,随着时间的推移,温度没有明显的变化,说明它处于稳定状态。随着工作电流的增加,内部区域的温度将迅速上升。如果温度在4A的恒定电流下超过60℃,则必须进行冷却测量。

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