基于Fluent的多工况下超级电容单体的热仿真分析

doi:10.12028/j.issn.2095-4239.2019.0154

储能科学与技术 ›› 2019, Vol. 8 ›› Issue (5): 911-914.doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2019.0154

基于Fluent的多工况下超级电容单体的热仿真分析

唐良辉, 何灵, 于学文, 阮殿波, 何啸月

宁波中车新能源科技有限公司, 浙江宁波 315000

收稿日期:2019-07-05 修回日期:2019-07-17 出版日期:2019-09-01 发布日期:2019-07-31
通讯作者: 阮殿波,教授级高级工程师,E-mail:jhhzou@crrccap.com。
作者简介:唐良辉(1980-),男,硕士,工程师,研究方向为超级电容器储能系统,E-mail:lhtang@crrccap.com
基金资助:
超级电容器纸的开发及产业化示范项目（2017YFB0308202）。

Thermal simulation analysis of supercapacitors based on fluent under multiple operating conditions

TANG Lianghui, HE Ling, YU Xuewen, RUAN Dianbo, HE Xiaoyue

Ningbo CRRC New Energy Technology CO., LTD, Ningbo 315000, Zhejiang, China

Received:2019-07-05 Revised:2019-07-17 Online:2019-09-01 Published:2019-07-31

摘要/Abstract

摘要： 本文对超级电容单体在不同工况下的充、放电时的热行为进行了研究，为超级电容的使用提供理论依据，结果表明：环境温度为25℃时，在电流呈线性变化的工况中，单体内部最高温达到25.31℃（298.46 K）；在3倍额定电流循环充放电工况中，充、放电过程循环15次后，电容单体内部最高温达到55℃（328 K），充放电过程循环30次后，电容单体内部最高温达到82℃（355 K）。

关键词: 超级电容器, 热行为, 仿真分析

Abstract: In this paper, the thermal behavior of supercapacitor cells during charging and discharging under different working conditions is studied, which provides a theoretical basis for the use of supercapacitors. The results show that when the ambient temperature is 25℃, the current changes linearly. The highest internal temperature of the monomer reaches 25.31℃(298.46 K); In 3 times rated current cycle charging and discharging conditions, after 15 cycles of charging and discharging, the highest temperature inside the capacitor monomer reaches 55℃ (328K), charging and discharging process. After 30 cycles, the highest temperature inside the capacitor unit reached 82℃ (355 K).

Key words: supercapacitors, thermal behavior, simulation analysis

中图分类号:

TM533

唐良辉, 何灵, 于学文, 阮殿波, 何啸月. 基于Fluent的多工况下超级电容单体的热仿真分析[J]. 储能科学与技术, 2019, 8(5): 911-914.

TANG Lianghui, HE Ling, YU Xuewen, RUAN Dianbo, HE Xiaoyue. Thermal simulation analysis of supercapacitors based on fluent under multiple operating conditions[J]. Energy Storage Science and Technology, 2019, 8(5): 911-914.

参考文献

[1] 孙志文, 朱建新, 储爱华, 等. 混合动力汽车动力电池主动热管理系统设计[J]. 电源技术, 2015(4):801-803.
[2] KÖTZ R, HAHNA M, GALLAY R. Temperature behavior and impedance fundamentals of supercapacitors[J]. Journal of Power Sources, 2006, 154(2):550-555.
[3] WALDMANN T, WILKA M, KASPER M, et al. Temperature dependent ageing mechanisms in lithium-ion batteries-A post-mortem study[J]. Journal of Power Sources, 2014, 262(4):129-135.
[4] DOUGHTY D, ROTH E P. A general discussion of Li ion battery safety[J]. Electrochemical Society Interface, 2012, 21(2):37-44.
[5] BARRÉ A, DEGUILHEM B, GROLLEAU S, et al. A review on lithium-ion battery ageing mechanisms and estimations for automotive applications[J]. Journal of Power Sources, 2013, 241(11):680-689.
[6] 杨斌, 丁升, 傅冠生, 等. 动力型超级电容器漏液模式下的性能研究[J]. 储能科学与技术, 2018, 7(4):661-666. YANG Bin, DING Sheng, FU Guansheng, et al. Research on the performance of electrolyte leakage power-based supercapacitor[J]. Energy Storage Science and Technology, 2018, 7(4):661-666.
[7] 傅冠生, 潘国林, 阮殿波, 等. 超级电容器的制作方法:C N 201310157526.6[P]. 2013.
[8] 罗玉涛, 谭迪, 何小颤. 基于行驶工况的动力锂离子电池包的热动力仿真(英文)[J]. 汽车安全与节能学报, 2012, 3(1):58-63. LUO Yutao, TAN Di, HE Xiaochan. Thermodynamics modeling and simulating of lithium-ion battery pack under electric vehicle driving cycle[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2012, 3(1):58-63.
[9] 徐善红, 聂永福. 动力电池系统热管理仿真分析及设计优化[J]. 汽车实用技术, 2019(11):3-5. XU Shanhong, NIE Yongfu. Thermal management simulation analysis and design optimization of the battery system[J]. Automobile Technology, 2019(11):3-5.
[10] 马龙, 文华. 锂离子电池温度变化过程仿真与验证[J]. 储能科学与技术, 2018, 7(4):712-717. MA Long, WEN Hua. Simulation and verification of lithium-ion battery temperature changing process[J]. Energy Storage Science and Technology, 2018, 7(4):712-717.
[11] 金标, 姜斌, 刘方方, 等. 车用动力锂电池产热特性分析与优化[J].储能科学与技术, 2018, 7(1):128-134. JIN Biao, JIANG Bin, LIU Fangfang, et al. Thermal characteristic analysis and optimization for vehicle power lithium battery[J]. Energy Storage Science and Technology, 2018, 7(1):128-134.
[12] 王晓松, 游峰, 张敏吉, 等. 集装箱式储能系统数值仿真模拟与优化[J]. 储能科学与技术, 2016, 5(4):577-582. WANG Xiaosong, YOU Feng, ZHANG Minji, et al. Numerical simulation and parametric optimization on the container type energy storage system[J]. Energy Storage Science and Technology, 2016, 5(4):577-582.

[1]	王宇作, 卢颖莉, 邓苗, 杨斌, 于学文, 荆葛, 阮殿波. 超级电容器自放电的研究进展[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2114-2125.
[2]	林楠, KREWER Ulrike, ZAUSCH Jochen, STEINER Konrad, 林海波, 冯守华. 电化学能量储存和转换体系多物理场模型的建立及其应用[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(4): 1149-1164.
[3]	郭铁柱, 周迪, 张传芳. MXenes胶体氧化的调控策略及其对超级电容器性能的影响[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(4): 1165-1174.
[4]	佟永丽, 武祥. 金属有机框架衍生的Co₃O₄ 电极材料及其电化学性能[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(3): 1035-1043.
[5]	岳博文, 佟佳欢, 刘玉文, 霍锋. 离子液体电解液的模拟计算方法及应用[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(3): 897-911.
[6]	韩雪, 邓伟, 周旭峰, 刘兆平. 石墨烯在储能领域应用的专利分析[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 335-349.
[7]	乔亮波, 张晓虎, 孙现众, 张熊, 马衍伟. 电池-超级电容器混合储能系统研究进展[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 98-106.
[8]	王凯, 侯朝霞, 李思瑶, 屈晨滢, 王悦, 孔佑健. 可拉伸全固态超级电容器的研究进展[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(3): 887-895.
[9]	陈帅, 陈灵, 江浩. 氮掺杂无定形氧化钒纳米片阵列用于快充型准固态超级电容器[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(3): 945-951.
[10]	毕志杰, 赵宁, 郭向欣. 基于氧化钨和普鲁士蓝的可变色超级电容器[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(3): 952-957.
[11]	李向东, 廉睿, 吴佳美, 唐良辉, 乔志军, 阮殿波. 基于Fluent的超级电容器模组充放电循环的热仿真分析[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(2): 732-737.
[12]	凤睿, 卢海, 刘心毅, 李浩, 李祥元. 正负极质量非对称设计对超级电容器性能的影响研究[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(2): 491-496.
[13]	陈雪龙, 张　希, 许传华, 于学文, 阮殿波, 乔志军, 汪　俊, 王朝阳. 大容量动力型超级电容器存储性能[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(1): 198-201.
[14]	朱佳静, 高筠. Water-in-salt电解液研究进展[J]. 储能科学与技术, 2020, 9(S1): 13-22.
[15]	朱蓝方, 刘冰. 石墨烯面间距和碳纳米管直径对双电层电容器电容的影响[J]. 储能科学与技术, 2020, 9(6): 1720-1728.

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